Qu'est-ce que le boson de Higgs exactement ?

La physique des particules a généralement du mal à rivaliser avec la politique et les potins des célébrités pour les gros titres, mais le boson de Higgs a attiré une attention sérieuse. C'est exactement ce qui s'est passé le 4 juillet 2012, lorsque des scientifiques du CERN ont annoncé qu'ils avaient trouvé une particule qui se comportait comme ils s'attendaient à ce que le boson de Higgs se comporte. Peut-être que le surnom grandiose et controversé du célèbre boson, la « particule divine », a fait vibrer les médias. Là encore, la possibilité intrigante que le boson de Higgs soit responsable de toute la masse de l'univers captive également l'imagination. Ou peut-être sommes-nous simplement ravis d'en savoir plus sur notre monde, et nous savons que si le boson de Higgs existe, nous éclaircirons un peu plus le mystère.

Afin de vraiment comprendre ce qu'est le boson de Higgs, cependant, nous devons examiner l'une des théories les plus importantes décrivant le fonctionnement du cosmos : le modèle standard . Le modèle nous vient par le biais de la physique des particules , un domaine rempli de physiciens dédiés à réduire notre univers compliqué à ses éléments de base les plus élémentaires. C'est un défi que nous relevons depuis des siècles et nous avons fait beaucoup de progrès. Nous avons d'abord découvert les atomes, puis les protons, les neutrons et les électrons, et enfin les quarks et les leptons (plus sur ceux-ci plus tard). Mais l'univers ne contient pas que de la matière ; il contient aussi des forces qui agissent sur cette matière. Le modèle standard nous a donné plus de perspicacité dans les types de matière et de forces que peut-être n'importe quelle autre théorie que nous avons.

Voici l'essentiel du modèle standard, qui a été développé au début des années 1970 : Notre univers entier est composé de 12 particules de matière différentes et de quatre forces [source : Organisation européenne pour la recherche nucléaire ]. Parmi ces 12 particules, vous rencontrerez six quarks et six leptons. Les quarks constituent les protons et les neutrons, tandis que les membres de la famille des leptons comprennent l'électron et le neutrino électronique , son homologue de charge neutre. Les scientifiques pensent que les leptons et les quarks sont indivisibles ; que vous ne pouvez pas les séparer en particules plus petites. En plus de toutes ces particules, le modèle standard reconnaît également quatre forces : gravitationnelle , électromagnétique, forte et faible.

Selon les théories, le modèle standard a été très efficace, mis à part son incapacité à s'adapter à la gravité. Armés de cela, les physiciens ont prédit l'existence de certaines particules des années avant qu'elles ne soient vérifiées empiriquement. Malheureusement, le modèle a encore une autre pièce manquante - le boson de Higgs. De quoi s'agit-il et pourquoi est-il nécessaire que l'univers décrit par le modèle standard fonctionne ? Découvrons-le.

Il s'avère que les scientifiques pensent que chacune de ces quatre forces fondamentales a une particule porteuse correspondante, ou boson , qui agit sur la matière. C'est un concept difficile à saisir. Nous avons tendance à considérer les forces comme des choses mystérieuses et éthérées qui chevauchent la frontière entre l'existence et le néant, mais en réalité, elles sont aussi réelles que la matière elle-même.

Certains physiciens ont décrit les bosons comme des poids ancrés par de mystérieux élastiques aux particules de matière qui les génèrent. En utilisant cette analogie, nous pouvons penser aux particules qui disparaissent constamment de l'existence en un instant et pourtant tout aussi capables de s'emmêler avec d'autres élastiques attachés à d'autres bosons (et de transmettre de la force dans le processus).

Les scientifiques pensent que chacun des quatre bosons fondamentaux a ses propres bosons spécifiques. Les champs électromagnétiques, par exemple, dépendent du photon pour transmettre la force électromagnétique à la matière. Les physiciens pensent que le boson de Higgs pourrait avoir une fonction similaire, mais transférer la masse elle-même.

La matière ne peut-elle pas avoir une masse intrinsèque sans que le boson de Higgs ne perturbe les choses ? Pas selon le modèle standard. Mais les physiciens ont trouvé une solution. Et si toutes les particules n'avaient pas de masse inhérente, mais gagnaient de la masse en traversant un champ ? Ce champ, connu sous le nom de champ de Higgs , pourrait affecter différentes particules de différentes manières. Les photons pourraient glisser à travers sans être affectés, tandis que les bosons W et Z s'enliseraient avec la masse. En fait, en supposant que le boson de Higgs existe, tout ce qui a une masse l'obtient en interagissant avec le tout-puissant champ de Higgs, qui occupe tout l'univers. Comme les autres champs couverts par le modèle standard, celui de Higgs aurait besoin d'une particule porteuse pour affecter d'autres particules, et cette particule est connue sous le nom de boson de Higgs.

Le 4 juillet 2012, des scientifiques travaillant avec le Large Hadron Collider (LHC) ont annoncé la découverte d'une particule qui se comporte comme le boson de Higgs devrait se comporter. Les résultats, bien que publiés avec un haut degré de certitude, sont encore quelque peu préliminaires. Certains chercheurs appellent la particule "Higgslike" jusqu'à ce que les résultats - et les données - résistent à un examen plus approfondi. Quoi qu'il en soit, cette découverte pourrait inaugurer une période de découverte rapide de notre univers.

Articles Liés

Plus de grands liens