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Ce qui signifie la découverte du boson de Higgs

Publié le 09 juillet 2012 par Syagrius
Ce qui signifie la découverte du boson de Higgs Sommaire

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…



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'il 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.liberation.fr…


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