Sur la piste du Boson de Higgs

Si c’est confirmé la semaine prochaine, ce sera la plus grande découverte dans l’histoire de la physique depuis la naissance de la théorie de la relativité : des scientifiques du CERN ont peut-être déjà trouvé la preuve de l’existence de LA FORCE !

Oui, nous parlons de l’insaisissable Boson de Higgs. Un scientifique respecté du laboratoire de physique des particules a dit à la BBC qu’il s’attendait à avoir « un premier aperçu » du boson de Higgs la semaine prochaine.

Ce sera mardi, 2 équipes du LHC révèleront les résultats de leur recherche et les preuves de l’existence de ce fameux boson. Ils ont 10 candidats qui ont été trouvés dans les restes de 350 trillions de collisions en utilisant des détecteurs ATLAS et CMS.

C’est quoi ce Boson de Higgs ?

Selon la plupart des physiciens, il y a un champ de Higgs partout. Le boson de Higgs est le véhicule de ce champ, interagissant avec toutes les autres particules. « Un peu comme un chevalier Jedi dans Star Wars est le porteur de la Force », c’est ainsi que l’expliquait le National Geographic au moment de l’inauguration du LHC. Ou comme le dit Obi Wan « la Force nous entoure, nous pénètre et qui maintient la galaxie en un tout unique. »

Pourquoi c’est important ?

Le boson de Higgs est un pivot du modèle standard de la physique des particules mais personne n’a réussi à fournir des preuves de son existence. C’est une des principales raison pour laquelle le LHC a été construit. (Les autres raisons étant dans l’ordre: voyager dans le temps, ouvrir des portes vers d’autres dimensions, et détruire la Terre dans un trou noir).

La découverte de cette particule est fondamentale pour notre compréhension du fonctionnement de l’univers. C’est si important que, selon le précédent directeur de physique théorique du CERN, John Ellis, « Nous avons vécu avec la théorie de Higgs depuis près de 50 ans… c’est devenu notre Saint Graal ».

Ellis dit que l’excitation parmi les scientifiques du LHC en Suisse est à son paroxysme. Ce qui n’est pas si difficile à comprendre si vous êtes déjà allé en Suisse, ce pays est d’un ennui. Blague à part, les scientifiques appellent cette particule, la particule de Dieu. C’est pour vous dire comme elle est importante.

Quand aura-t-on une photo de la particule de Dieu ?

Pas tout de suite. Les données de mardi ne seront pas confirmées avant qu’ils aient réussi à répéter ces preuves dans d’autres expériences. Les scientifiques espèrent y arriver pendant l’été prochain.

Comme le dit Sergio Bertolucci (directeur de recherche du CERN) : « il est trop tôt pour le dire… je pense qu’on aura des indications qui ne sont pas consistante avec sa non-existence [mais] on est sur la bonne voie pour le découvrir. »

Alors, que se passera-t-il quand ils auront découvert la particule de Dieu ? De toute évidence, ils détruiront l’univers. Mais avant ça, tous ces physiciens vont organiser une grosse fête et se mettre minable.


Un article de Norédine, publié par gizmodo.fr

À l'occasion d'un séminaire qui s'est tenu mardi au Centre européen pour la recherche nucléaire (CERN), les responsables des projets ATLAS et CMS ont présenté l'avancement de leur recherche du boson de Higgs du Modèle standard.
Leurs résultats s'appuient sur l'analyse d'un volume de données beaucoup plus grand que les résultats présentés lors des conférences d'été. Cette accumulation de données permet de marquer un progrès sensible dans la quête du boson de Higgs, mais ne suffit pas pour trancher sur l'existence ou la non-existence de cette insaisissable particule. La principale conclusion est que, si le boson de Higgs du Modèle standard existe, le plus probable est que sa masse est circonscrite par l'expérience ATLAS dans le créneau 116-130 GeV et par l'expérience CMS dans le créneau 115-127 GeV. Les deux collaborations ont trouvé des indices prometteurs dans cette gamme de masses, mais ceux-ci ne sont pas encore assez solides pour qu'il soit possible de parler de découverte.

Les bosons de Higgs, s'ils existent, ont une durée de vie très brève et peuvent se désintégrer selon des voies très diverses. Leur découverte éventuelle repose sur l'observation des particules produites par leur désintégration plutôt que sur l'observation directe du Higgs. ATLAS et CMS ont analysé plusieurs voies de désintégration, et les deux expériences décèlent de légers excédents dans la région des faibles masses qui n'a pas encore été exclue.

Pris isolément, aucun de ces excédents n'est plus significatif du point de vue statistique que deux jets de dé produisant deux 6 consécutifs. L'intéressant est que plusieurs mesures indépendantes semblent désigner la région comprise entre 124 et 126 GeV. Il est beaucoup trop tôt pour dire si ATLAS et CMS ont découvert le boson de Higgs, mais ces résultats actualisés suscitent un vif intérêt au sein de la communauté de la physique des particules.


« Nous avons circonscrit la gamme de masse la plus probable pour le boson de Higgs dans un créneau de 116-130 GeV, et, ces dernières semaines, nous avons commencé à observer un singulier excédent d'événements autour de 125 GeV, explique Fabiola Gianotti, porte-parole de la collaboration ATLAS. Cet excédent pourrait s'expliquer par une fluctuation, mais il pourrait aussi s'agir de quelque chose de plus intéressant. Nous ne pouvons tirer aucune conclusion pour l'instant. Nous avons besoin de plus d'études et de plus de données. Compte tenu de l'excellente performance du LHC cette année, nous n'aurons certainement pas besoin d'attendre longtemps pour obtenir suffisamment de données et nous pouvons espérer résoudre l'énigme en 2012. »

« Nous ne pouvons pas exclure la présence du Higgs du Modèle standard entre 115 et 127 GeV, déclare Guido Tonelli, porte-parole de la collaboration CMS, en raison d'un modeste excédent d'événements dans cette région de masse qui s'est manifesté, de façon assez cohérente, dans cinq voies indépendantes. Cet excédent est compatible avec la présence d'un Higgs du Modèle standard dans le voisinage de 124 GeV ou au-dessous, mais la signifiance statistique n'est pas suffisante pour permettre de conclure. À ce stade, ce que nous voyons correspond soit à une fluctuation du bruit de fond, soit à la présence du boson. Des analyses plus fines et les données supplémentaires que nous fournira cette magnifique machine en 2012 nous donneront assurément la réponse. »



Aux cours des prochains mois, les deux collaborations affineront leurs analyses pour pouvoir les présenter aux conférences de physique des particules qui se tiendront au mois de mars. Cependant, pour pouvoir trancher sur l'existence ou la non-existence du Higgs, davantage de données seront nécessaires et il nous faudra probablement attendre encore quelques mois de plus.

Le Modèle standard est la théorie que les physiciens des particules utilisent pour décrire le comportement des particules fondamentales et les forces qui s'exercent entre elles. Il rend remarquablement bien compte de la matière ordinaire qui nous constitue et qui constitue tout ce qui est visible dans l'Univers. Néanmoins, le Modèle standard ne propose pas de description des 96% de l'Univers qui sont invisibles. L'un des principaux objectifs du programme de recherche du LHC est d'aller au-delà du Modèle standard, et le boson de Higgs pourrait être la clé de cette recherche.

La présence d'un boson de Higgs du Modèle standard confirmerait une théorie qui a été avancée pour la première fois dans les années 1960. Cependant, le boson de Higgs pourrait se présenter sous d'autres formes, renvoyant à des théories au-delà du Modèle standard. Un Higgs du Modèle standard pourrait quand même nous conduire à une nouvelle physique par des subtilités de son comportement qui n'apparaîtraient qu'après l'étude d'un grand nombre de désintégrations. Un Higgs hors Modèle standard, que les collaborations LHC ne peuvent espérer déceler à partir des données enregistrées jusqu'ici, nous ferait accéder immédiatement à une nouvelle physique. Quant à l'absence d'un Higgs du Modèle standard, elle nous orienterait résolument vers une nouvelle physique à la pleine énergie nominale du LHC, qui devrait être atteinte après 2014. Quelles que soient les conclusions des collaborations ATLAS et CMS sur l'existence du boson de Higgs du Modèle standard, au cours des prochains mois, une chose est sûre : le programme LHC ouvre la voie à une nouvelle physique.

Les physiciens considèrent cette particule comme la clé de voûte de la formation de l'univers.

Ils sont sûrs d'eux à 99,9999%. Les chercheurs de l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) de Genève ont annoncé mercredi avoir mis en évidence une nouvelle particule subatomique. Selon eux, elle est "compatible" avec les caractéristiques du boson de Higgs.

Sans le boson de Higgs, l'univers serait de la soupe

• Qu'est-ce que le boson de Higgs ? Le boson de Higgs est considéré par les physiciens comme la clef de voûte de la structure fondamentale de la matière. Selon la théorie dite du "Modèle standard", cette particule donne leur masse à toutes les autres dans notre univers. Concrètement, sans le boson de Higgs, les particules qui constituent l'univers seraient restées éparses, comme dans une soupe, et n'auraient pas pu s'agréger pour donner naissance aux étoiles, aux planètes et même à la vie.

• Est-ce le boson de Higgs ou son jumeau ? Ce que les scientifiques ne savent pas encore après les dernières avancées c'est si la particule qu'ils ont découverte est le boson de Higgs, tel que décrit par le Modèle standard, ou une variante, ou encore une particule subatomique complètement nouvelle. Cette dernière solution pourrait obliger à repenser totalement la structure fondamentale de la matière.

"Une nouvelle étape dans notre compréhension de la nature"

• Pourquoi cette découverte est-elle importante ? "Nous avons franchi une nouvelle étape dans notre compréhension de la nature", a déclaré le directeur général du Cern, Rolf Heuer, dans un communiqué. "La découverte d'une particule dont les caractéristiques sont compatibles avec celles du boson de Higgs (...) ouvre la voie à des études plus poussées, exigeant davantage de statistiques, qui établiront les propriétés de la nouvelle particule", a-t-il expliqué.

• Comment ce boson a-t-il été découvert ? Depuis un an, l'étau n'avait cessé de se resserrer autour de cette insaisissable particule sans que les chercheurs n'aient encore réussi à le débusquer. Tout s'est joué au coeur du LHC de Genève. Dans cet anneau de 27 km de circonférence situé à 100 mètres sous terre, les physiciens ont fait s'entrechoquer des milliards de protons en espérant trouver la trace du boson dans les débris, une cascade de particules, à l'aide de myriades de détecteurs.

En décembre dernier, la cachette du boson de Higgs s'était déjà singulièrement réduite, les deux expériences indépendantes en cours au LHC (ATLAS et CMS) pointant vers une région comprise entre 124 et 126 gigaélectron-volts. Mais la marge d'erreur restait bien trop importante pour permettre aux chercheurs d'affirmer alors formellement avoir "découvert" le boson.

"Succès global" pour le directeur général du Cern, mais déception pour plusieurs scientifiques, la découverte du boson de Higgs met les physiciens en émoi. Car si elle ouvre de nouvelles portes, elle en ferme aussi beaucoup.

Les réactions après l'annonce mercredi de la découverte du boson de Higgs ne sont pas toutes enthousiastes. Certes, pour l'immense majorité des scientifiques, il s'agit d'une des plus grandes victoires de la physique moderne et « un autre grand bond pour l'humanité », pour reprendre les mots du président du conseil du Cern, Michel Spiro. Mais pour d'autres, la joie est teintée de déception, à l'image du physicien et cosmologiste Stephen Hawking. S'il considère que cette découverte mérite un Prix Nobel, il a déclaré à la BBC qu'elle était « dommage dans un sens, car les grandes avancées dans le domaine de la physique proviennent d'expériences dont les résultats sont inattendus ».

Quelques semaines avant la conférence du Cern, Futura-Sciences expliquait déjà que « la pire déception serait certainement que l'on annonce dans quelques mois que l'on a trouvé un seul boson de Higgs avec des propriétés identiques à celles prédites par le modèle standard. Si tel était le cas, il y a gros à parier que le LHC n'aurait servi à rien et que même les successeurs du LHC (Large hadron collider, l'accélérateur de particules du Cern, ndlr) ne seront pas vraiment en mesure de nous donner des signes d'une nouvelle physique. »

Car cette découverte, finalement, ne fait « que » confirmer une théorie qui était déjà largement acceptée. Les chercheurs voulaient trouver le boson depuis un demi-siècle, ils l'ont trouvé. Le directeur général du Cern était d'ailleurs laconique, mercredi, en annonçant : « Je pense que nous l'avons trouvé ».

Le boson de Higgs était un postulat du physicien écossais Peter Higgs, émis en 1964, et son existence est essentielle dans le cadre du « modèle standard » de la physique des particules. C'est lui qui permet d'expliquer pourquoi certaines particules ont une masse et d'autres n'en ont pas.

Le problème, c'est que ce modèle standard ne décrit pas toutes les forces qui animent l'Univers, et possède encore plusieurs zones d'ombre. Pour les éclairer, de nombreuses théories ont été proposées : des nouvelles dimensions, de nouvelles particules, des mini-trous noirs... Or, en prouvant l'existence du boson de Higgs sans valider aucune de ces nouvelles théories, l'accélérateur de particule du Cern laisse beaucoup de questions en suspens, rappelle le New Yorker.

Pour le scientifique britannique Stephen Wolfram, « homme le plus intelligent du monde » selon The Atlantic, le modèle de Higgs est un peu comme un « hack », une tricherie. Sur son blog, il explique avoir espéré depuis 35 ans que « finalement, on trouverait quelque chose de plus élégant et de plus profond pour expliquer quelque chose d'aussi fondamental que la masse des particules. Mais on dirait bien que la nature a choisi une solution simple au problème : le mécanisme de Higgs dans le modèle standard. »

Le scientifique continue en expliquant que « si le modèle standard est correct, l'annonce [de mercredi] est certainement la dernière découverte majeure que pourrons nous offrir les accélérateurs de particules actuels. Bien sûr, on peut toujours avoir une surprise, mais je ne parierais pas dessus. »

Déjà en 2008, Wired écrivait que la découverte du boson, rien que le boson, serait le pire scenario que pourrait offrir le LHC. « Ca ne confirmerait que ce que l'on sait déjà, sans faire avancer la science : quel ennui. » Le journaliste Adam Mann précise cette pensée : « Le boson de Higgs est déjà un peu trop ordinaire ».

Les scientifiques ne perdent néanmoins pas espoir. Notamment parce que cette découverte ouvre la porte à de nouvelles recherches. « Est-ce qu'on peut appliquer cette découverte à quelque chose ? Pour le moment, mon imagination est insuffisante. Comme l'imagination de Michael Faraday était bien trop petite pour envisager tout ce qu'il pouvait faire avec l'électricité lorsqu'il l'a découverte», a déclaré Albert de Roeck, physicien du Cern, à la Tribune de Genève.

Maria Spiropulu, professeur au California Institue of Technology, a elle expliqué au New York Times qu'elle avait toujours espoir d'être surprise par le boson. « Je ne veux pas que ça soit une histoire de modèle standard. Je ne veux pas que ça soit simple, ou symétrique, ou ‘comme prévu'. Je veux que cette découverte soit si complexe qu'elle m'envoie –qu'elle nous envoie tous- dans une impasse pendant un bon moment. »

Et dans tous les cas, rappelle Futura-Sciences, il reste encore des territoires « où l'humanité pourra progresser encore, en particulier technologiquement » : les neurosciences, la bio-informatique, l'information quantique, l'astrobiologie, la nanotechnologie et l'astronautique.



Un article de Morgan Bourven, publié par atlantico.fr