La microparticule de Higgs, enfin !

05.07.2012 - Madrid - Ernesto H. De Casas

C’est une victoire et une stimulation à continuer les recherches.

Et pourquoi est-ce si important ? nous demandent les profanes en la matière. Parce que c’est ce qui permettrait d’expliquer la masse des choses ; car sans masse, elles n’existent pas du point de vue strict de la physique. Bien sûr, au niveau subatomique. D’où l’importance de la recherche de cette sous-particule qui de plus est très élusive, qui esquive. Mais on a trouvé quelque chose, comme dans les histoires de détectives.

A neuf heures du matin, le porte-parole d’un des deux plus grands détecteurs de particules du LHC, le CMS, prit la parole. Joe Incandela annonça la découverte d’une particule de type boson d’une masse de 125,3 giga-électronvolts (GeV) et exposa les résultats pendant 45 minutes. Même s’il ne prononça pas Higgs, les applaudissements retentissant dans l’auditorium ont laissé très clairement comprendre ce que tout le monde semblait penser : il doit s’agir du boson de Higgs.

Enfin ! Un demi-siècle après la modélisation théorique de son existence, on a découvert cette particule, nommée Higgs d’après l’auteur de la théorie lui-même présent dans l’auditorium. C’est quelque chose de vraiment important puisque depuis aujourd’hui, on connaît un petit peu mieux comment fonctionne l’univers. On a dû construire l’accélérateur de particules le plus puissant, le LHC, comptant deux détecteurs colossaux et des milliers de physiciens et ingénieurs du monde entier ont mis tout leur travail et leur enthousiasme au service de la recherche.

Pourquoi est-ce si important ? Eh bien parce que le boson (la particule) de Higgs, dit de manière simple, permet d’expliquer pourquoi la masse des particules élémentaires existe. Si l’électron, par exemple, n’avait pas de masse, les atomes ne pourraient pas se former, et sans atome ni les étoiles, ni les planètes, ni nous les individus n’existeraient. Incroyable !

Ainsi se fit l’annonce, au beau milieu d’une attente mondiale dans un auditorium plein à craquer de gens émus du Laboratoire européen pour la physique des particules (CERN) près de Genève. Les scientifiques qui travaillent sur le grand accélérateur de particules LHC annoncent ce mardi la découverte. *«Nous avons atteint une étape historique dans notre compréhension de la nature»*, a affirmé Rol Heuer, directeur du CERN.

Peter Higgs, physicien théorique vétéran de 83 ans, fut celui qui dans les années soixante proposa cette théorie pour expliquer l’origine de la masse. C’est en son honneur que cette particule a ainsi été nommée. Les études ont été menées sur la base de travaux antérieurs. Peter Higgs se trouvait dans l’auditorium du CERN et il a été affectueusement acclamé. Il dit : *«Je suis extraordinairement impressionné par ce que vous avez réussi. Toutes mes félicitations à tous ceux impliqués dans cette incroyable réussite et c’est un grand bonheur de l’avoir vécue»*, et de citer les collègues qui ont collaboré à cette théorie il y a presque déjà 50 ans, tout en laissant le rôle principal aux physiciens du LHC qui viennent de faire la découverte.

Après le très nerveux Incandela, ce fut au tour de sa collègue Fabiola Gianotti, la porte-parole de l’autre grand détecteur, l’ATLAS, d’expliquer les détails techniques de la recherche et de dire au final que son équipe détenait la signature de cette nouvelle particule d’une masse de 126,5 GeV (parfaitement en ligne avec la mesure du CMS, comme expliqué ci-après).

Mais en sont-ils sûrs ? D’après ce qui est expliqué, par leurs mesures la certitude obtenue est de 5 sigma (dans le cas d’ATLAS) et de 4,9 (pour CMS), ce qui implique une marge d’erreur si basse, moins de 0,3 pour un million, que les physiciens confirment effectivement la découverte. Même si en tant que scientifiques, Heuer, Incandela et Gianotti ont précisé une fois encore que ce que montrent les données des expérimentations c’est l’existence d’une nouvelle particule, un boson de cette masse. Avant de poursuivre, nous devons expliquer que le boson est une particule élémentaire, comme le photon, qui exerce une interaction entre les fermions, ces derniers étant à leur tour des particules élémentaires qui, comme le proton et l’électron, suivent les statistiques de Fermi-Dirac. Et désormais ils devront se lancer à la recherche de ses caractéristiques pour être sûr qu’il s’agit bien du fameux boson de Higgs prévu dans le modèle standard, la particule qui le complète, celle qui manquait dans le puzzle universel.

De leur côté, ils nous expliquent que le modèle standard décrit, avec une grande précision, les particules élémentaires et les forces d’interaction entre elles. Mais il y a, ou il y avait, une carence très importante dans le fait de ne pouvoir expliquer pourquoi les particules ayant une masse en ont une. Rien que ça ! Et la réponse fut proposée il y a un demi-siècle par le britannique Peter Higgs et d’autres spécialistes : c’est dû à la présence d’une nouvelle particule minuscule qui expliquerait l’origine de la masse de certaines particules. Cette particule nouvelle nommée boson de Higgs, c’est elle qui enfin aujourd’hui apparaît dans les détecteurs du LHC.

Afin que nous comprenions mieux, les scientifiques du CERN nous expliquent : *«Sans masse, l’univers serait un endroit très différent. Par exemple, si l’électron n’avait pas de masse, il n’y aurait ni chimie, ni biologie, ni individus* – éléments sans lesquels, bien entendu, on n’aurait rien découvert de tout cela -. *De plus, le soleil brille grâce à une interaction délicate entre les forces fondamentales de la nature qui ne fonctionnerait pas si certaines de ces particules n’avaient pas de masse».*

Voilà le pourquoi de l’importance de la particule de Higgs. / CERN

Et comme celui qui parle de la *’particule de Dieu’* ne faute pas…

Le mécanisme de Higgs est quelque chose de terriblement technique, mais tout au long des années, un grand nombre de parallélismes ont été proposés pour l’expliquer. Une des idées les plus explicatives, émanant de Gian Francesco Giudice dans son livre A Zeptospace Universe, indique que les particules acquièrent de la masse en interagissant avec le champ de Higgs. Pensez à l’eau dans laquelle les dauphins nagent et les hippopotames se baignent, dit Giudice ; dans ce cas les particules qui n’ont pas de masse, comme le photon, l’eau est totalement transparente comme si elle n’existait pas, alors que celles qui ont une masse, peu importante, se glissent facilement interagissant à peine avec le liquide, comme les dauphins. Mais les particules très massives, comme si elles étaient des hippopotames, ont du mal à se déplacer dans l’eau. Le champ de Higgs, l’eau de ce parallélisme, s’exprime dans des conditions spécifiques comme une nouvelle particule, comme une vague dans l’eau, qui est très probablement celle que les physiciens du LHC ont désormais trouvée.

Ils expliquent de plus que malgré la sophistication et la complexité de ces expérimentations, il s’agit en fait de science basique, de la connaissance fondamentale de la nature. Et devant la question du pourquoi dépenser des moyens là-dedans en temps de crise, Heuer fut très clair : *«Si quelqu’un a un sac de maïs, il peut tout manger ou en garder une partie pour la semer ; la science basique est cette partie du maïs que tu sèmes ensuite»*.

*(Traduction de l’espagnol : Frédérique Drouet)*

Catégories: Culture et Médias, Europe, International

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