Ce que signifie la découverte du boson de Higgs

lundi 9 juillet 2012
par  Neimad
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Le 4 juillet 2012, le Cern de Genève a annoncé la décou­verte d’une par­ticule "com­pa­tible" avec le boson de Higgs [1]. Cette par­ticule était recherchée acti­vement depuis plu­sieurs années, afin de confirmer le Modèle Standard de la Phy­sique. Selon ce modèle, les par­ti­cules (élec­trons, quarks, leptons…) n’ont aucune masse en soi : c’est ce champ de Higgs ou le boson de Higghs qui leur donne une masse. Il permet également d’expliquer le fonc­tion­nement du champ électro-​​faible qui lie les par­ti­cules entre elles dans un atome. A cause de son impor­tance, la par­ticule avait reçu le surnom de "par­ticule de Dieu".



 Le Modèle Standard de la Physique des particules


Selon la théorie qui explique le fonc­tion­nement de la phy­sique au niveau ato­mique, les par­ti­cules ne devraient pas avoir de masse. Or, les mesures montrent que les par­ti­cules ont une masse, comme n’importe quel objet. Comment résoudre cette contradiction ?

Dans les années 1960, Peter Higgs [2] a imaginé que les par­ti­cules inter­agissent avec leur envi­ron­nement pour obtenir une masse. Cet envi­ron­nement est un champ appelé boson de Higghs, le boson pouvant être une onde ou un cor­puscule selon ce que l’on cherche à mesurer (comme pour les électrons).

Les phy­si­ciens uti­lisent indis­tinc­tement les images de "neige", de "coktail" ou de "colle" pour décrire ce champ.



 Il n’y a plus de vide !


Le champ de Higgs implique que le "vide" est habité par une énergie [3]. Une par­ticule qui tra­verse le champ de Higgs est comme "ralentie", ce qui lui donne une masse.

Les photons (la lumière) ont la spé­cifité de tra­verser le champ de Higgs sans être ralenti par celui-​​ci : ils se déplacent donc à la vitesse maximale, la vitesse de la lumière.

Curieu­sement, les phy­si­ciens ont débattu pendant long­temps de l’existence d’un champ éthe­rique qui com­blerait le vide de l’espace pour aboutir au début du siècle dernier à la conclusion que l’éther n’existait pas. L’expérience de Michelson et Morley en 1887 essayait jus­tement de détecter un ralen­tis­sement de la lumière…

<h2>La masse des particules</h2> <p>C&#8217;était avant l&#8217;annonce le <span class="numbers">4</span>&nbsp;juillet <span class="numbers">2012</span> de la décou­verte au Cern du boson de <a href="http://www.universcience.tv/nom-higgs.html">Higgs</a> , tel­lement attendue par la com­mu­nauté scien­ti­fique&nbsp;! Le phy­sicien Étienne Klein nous expli­quait alors l&#8217;importance de la décou­verte à venir… Retrouvez toutes nos infor­ma­tions sur cette décou­verte his­to­rique sur <a title="Science Actualités" href="http://petitlien.fr/5zim" target="_blank">Science Actua­lités</a>.</p> <p>Réa­li­sation&nbsp;: Roland Cros</p> <p>Pro­duction&nbsp;: Uni­vers­cience&nbsp;<span class="numbers">2010</span></p> <p>



 Qu’est-ce que les particules ?


Le monde est constitué d’atomes, les atomes de par­ti­cules, les par­ti­cules de…

Le pro­blème, avec la théorie du boson de Higgs, si elle vient à être confirmée, c’est qu’elle enlève aux par­ti­cules à la fois leur masse et leur énergie, puisque les deux sont liées dans la phy­sique (cf. l’équation célèbre d’Einstein E=MC2). Dès lors, que sont les particules ?

Si elles n’ont ni masse ni énergie, il est faux de dire, comme le laissent penser les images uti­lisées par les phy­si­ciens pour vul­ga­riser cette décou­verte, que les par­ti­cules sont "ralenties" par un champ, comme une mouche dans une toile d’araignée : on ne peut pas ralentir quelque chose qui n’a pas de poids ! On ne peut pas plus ralentir un fantôme qu’une idée.

En réalité, le champ ou le boson de Higgs "informe" les par­ti­cules de leur masse. La théorie de l’information a déjà été uti­lisée pour expliquer la phy­sique quan­tique. L’existence de ce boson per­mettra de confirmer cette inter­pé­tation : le monde peut être décrit comme un livre ou un pro­gramme [4]. Les par­ti­cules pos­sèdent cer­taines carac­té­ris­tiques, y compris celle de "masse/​énergie", mais celle-​​ci ne peut s’appliquer qu’en pré­sence d’un champ ou d’un boson par­ti­culier. Cela permet de com­prendre pourquoi les par­ti­cules n’ont pas toutes la même masse.

Ce champ serait apparu juste après le Big Bang, il y a 13,7 mil­liards d’années. Si l’on associe cette théorie à celle du "temps ima­gi­naire" de la théorie M défendue par le phy­sicien Stephen Hawkins, le monde n’aurait pas eu de véri­table réalité avant ce moment crucial. En somme, il n’y a jamais vraiment eu de Big Bang avant la création de champ de Higgs qui donne une sub­stance aux par­ti­cules. Le Big Bang serait en réalité la pré­ci­pi­tation d’une pro­ba­bilité en réalité, un peu comme la bille au jeu de rou­lette au casino n’arrête pas de tourner jusqu’à ce que le croupier s’écrie "Rien ne va plus !" et qu’elle s’arrête sur l’un des numéros.



 Unifier la physique


Considéré comme le "chaînon man­quant" du Modèle Standard de la Phy­sique des par­ti­cules, le champ de Higgs permet aussi d’unifier une partie des quatre forces de la phy­sique : la gravité, l’électromagnétisme, l’interaction faible et l’interaction forte force élec­tro­ma­gné­tique [5].

En effet, selon le Modèle Standard, l’électromagnétisme et l’interaction faible peuvent être réunies dans une force dit "élec­tro­faible" si les par­ti­cules n’avaient pas de masse (si elles étaient informées par d’autres par­ti­cules, des "bosons"). Cette force ras­sem­blerait ras­sem­blerait l’électricité, le magné­tisme ou la lumière.



 Peut-​​on y croire ?


Selon Michel Spiro, Pré­sident du conseil du Cern, la décou­verte est pour ainsi dire confirmée [6].

Depuis, le nombre d’événements où apparaît le boson de Higgs a aug­menté et s’il demeure encore une toute petite incer­titude par rapport à nos très sévères exi­gences de preuves, nous sommes vraiment au bord de la décou­verte. La pré­senter ou non comme une décou­verte me semble plus psy­cho­lo­gique qu’une véri­table incer­titude scientifique.

Selon la théorie, le boson aurait une masse/​énergie de 125 GeV (Giga elec­tron­volts). Elle confirmait le modèle utilisé aujourd’hui par les phy­si­ciens, jusqu’à ce qu’une autre décou­verte vienne infirmer cette expli­cation pour l’englober dans un modèle plus com­plexe, comme la gravité de Newton dans la théorie de la rela­tivité d’Einstein…

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Le monde est étrange, vous ne trouvez pas ?


[1] Lire l’article de Libé­ration : Boson de Higgs : une décou­verte du LHC selon Michel Spiro (CERN)

[2] N’oublions pas non plus deux pré­cur­seurs de cette théorie : les Belges Robert Brout et François Englert.

[3] Comme l’explique Michel Spiro, Pré­sident du conseil du Cern : "Le vide quan­tique aurait donc une sorte de viscosité.".

[4] Attention : cette des­cription reste une image, une ana­logie. Elle ne doit pas être prise au pied de la lettre, au risque de confondre le mot avec ce qu’il repré­sente. Le mot "pierre" n’est pas une pierre.

[5] Lire sur 20 mn : PHY­SIQUE - Le Cern a annoncé la décou­verte d’une nou­velle particule subatomique…

[6] Voir http://​sciences​.blogs​.libe​ration​.fr…


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Commentaires

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mardi 14 août 2012 à 10h23 - par  Neimad

Un autre aspect important de cette décou­verte, c’est la pro­bable détection du "sin­gulet", une par­ticule qui accom­pagne nor­ma­lement le champ de Higgs.

Le méca­nisme de Higgs compte en effet deux paires d’isospin avec une charge neutre et une charge élec­tri­quement chargée : (0,+) pour l’une, (0, -). Elles se com­binent en triplet élec­tri­quement neutre (0,+,-). Il doit donc rester un sin­gulet neutre (0).

Or, selon la théorie établie, le sin­gulet doit dis­pa­raître dans une autre dimension. Sa dis­pa­rition confir­merait ainsi la théorie M qui explique la nais­sance de l’Univers avec 10 ou 11 dimen­sions. Cette théorie, défendue par des phy­si­ciens non moins célèbres que Stephen Hawking, s’appuie sur la théorie des cordes et sur la pos­si­bilité d’univers parallèles.

Selon deux cher­cheurs, Weiler et Ho, la dis­pa­rition du sin­gulet dans une autre dimension auto­ri­serait la par­ticule à voyager plus vite que la lumière et donc à remonter le temps. Il serait dès lors pos­sible d’envoyer des mes­sages dans le futur ou dans le passé.

La col­lision du CERN pourrait ainsi s’assimiler à une expé­rience de voyage dans le temps.

Un écrivain de science-​​fiction pourrait ima­giner que les cher­cheurs du CERN détectent une ano­malie dans leurs résultats : un message envoyé par nos des­cen­dants dans le futur, par exemple… B-)

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