HIGGS BOSON DE
Le pari des théoriciens
Peter Higgs
CERN
Pour sortir de ce dilemme, une explication audacieuse est proposée presque simultanément en 1964 par les physiciens belges Robert Brout (1928-2011) et François Englert (né en 1932) et par leur collègue écossais Peter Higgs (1929-2024). Dans deux articles aux titres quasi identiques, « Symétries brisées et masses des bosons de jauge », ils introduisent le concept de symétrie de jauge spontanément brisée en insistant sur l'importance de la structure du vide par rapport aux symétries des interactions. Une analogie aide à comprendre ce concept. Les forces magnétiques induites par un barreau aimanté dans une enceinte vide et isolée sont indépendantes de la direction du barreau par rapport à l'extérieur. On dit que les interactions électromagnétiques sont symétriques par rapport aux rotations. Si l'aimant se trouve dans un environnement plus réaliste, la présence du champ magnétique terrestre empêche que cette invariance des lois électromagnétiques soit manifeste. Le « champ de Higgs » (c'est le nom du physicien écossais dont l'usage s'est imposé pour dénommer ce nouveau champ) est l'équivalent de ce champ magnétique terrestre sous-jacent, mais il n'est pas produit par un objet localisé comme une planète. Au contraire, il est tellement omniprésent qu'il est même présent dans le « vide » ; de plus, sa direction ne s'exprime pas en termes géographiques mais dans un espace abstrait dont les axes s'appellent « électromagnétisme » ou « interaction faible ». Rappelons que ce qu'on appelle « vide » dans une théorie quantique n'est pas le néant, mais l'état d'énergie minimale sur lequel viennent agir les opérateurs de création de particules, éléments essentiels à la description mathématique d'un état physique réel.
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Écrit par
- Bernard PIRE : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau
Classification
Médias
Peter Higgs
CERN
Signature du boson de Higgs
CERN
Autres références
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AXIONS
- Écrit par Bernard PIRE
- 2 118 mots
- 2 médias
L’histoire des sciences est riche d’hypothèses audacieuses avancées par des théoriciens et fondées sur une formulation mathématique des lois de la nature. Dans le domaine de la physique des particules élémentaires, ces hypothèses prennent souvent la forme de la prédiction de l’existence d’une particule...
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BOSONS ÉLÉMENTAIRES
- Écrit par Bernard PIRE
- 2 872 mots
...symétrie de jauge sous-jacente. Dans la description communément admise des interactions nucléaires, on attribue cette brisure à l’existence d'un nouveau champ fondamental – le champ de Higgs – qui remplit uniformément le « vide quantique ». Le nom de ce champ fait référence à Peter Higgs... -
BOSONS ET FERMIONS
- Écrit par Bernard PIRE
- 1 709 mots
- 1 média
...jauge, dont le spin est égal à h/2π (par un changement adéquat d’unités qui conduit à h/2π = 1, on écrit souvent qu’ils sont de spin 1). Les bosons de Higgs, particules comprises comme les traces d’une symétrie spontanément brisée ont quant à eux un spin nul. S’ils existent, les gravitons... -
BROUT ROBERT (1928-2011)
- Écrit par Bernard PIRE
- 381 mots
Né à New York (États-Unis) le 14 juin 1928, le physicien théoricien Robert Brout est décédé le 3 mai 2011 à Bruxelles. Après avoir obtenu son doctorat en 1953 à l’université Columbia de New York, Brout enseigne à l’université Cornell à Ithaca (État de New York) et y effectue ses premières recherches...
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