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La découverte du champ énergétique de Higgs

La découverte du champ énergétique de Higgs

Le champ de Higgs est le champ théorique de l'énergie qui imprègne l'univers, selon la théorie avancée en 1964 par le physicien théoricien écossais Peter Higgs. Higgs a suggéré le champ comme une explication possible de la façon dont les particules fondamentales de l'univers ont pris la masse, car dans les années 1960, le modèle standard de physique quantique ne pouvait en fait pas expliquer la raison de la masse elle-même. Il a proposé que ce champ existe dans tout l'espace et que les particules gagnent leur masse en interagissant avec lui.

Découverte du champ de Higgs

Bien qu'il n'y ait eu initialement aucune confirmation expérimentale de la théorie, au fil du temps, elle est devenue la seule explication de la masse largement considérée comme cohérente avec le reste du modèle standard. Aussi étrange que cela puisse paraître, le mécanisme de Higgs (comme on appelait parfois le champ de Higgs) était généralement largement accepté par les physiciens, ainsi que le reste du modèle standard.

Une conséquence de la théorie était que le champ de Higgs pouvait se manifester comme une particule, de la même manière que d'autres champs de la physique quantique se manifestaient sous forme de particules. Cette particule est appelée le boson de Higgs. Détecter le boson de Higgs est devenu un objectif majeur de la physique expérimentale, mais le problème est que la théorie n'a pas réellement prédit la masse du boson de Higgs. Si vous avez provoqué des collisions de particules dans un accélérateur de particules avec suffisamment d'énergie, le boson de Higgs devrait se manifester, mais sans connaître la masse qu'ils recherchaient, les physiciens n'étaient pas sûrs de la quantité d'énergie nécessaire pour entrer dans les collisions.

L'un des espoirs moteurs était que le Grand collisionneur de hadrons (LHC) aurait suffisamment d'énergie pour générer des bosons de Higgs expérimentalement car il était plus puissant que tout autre accélérateur de particules qui avait été construit auparavant. Le 4 juillet 2012, les physiciens du LHC ont annoncé qu'ils avaient trouvé des résultats expérimentaux cohérents avec le boson de Higgs, bien que d'autres observations soient nécessaires pour le confirmer et pour déterminer les diverses propriétés physiques du boson de Higgs. Les preuves à l'appui de cette affirmation ont augmenté, au point que le prix Nobel de physique 2013 a été décerné à Peter Higgs et François Englert. Au fur et à mesure que les physiciens détermineront les propriétés du boson de Higgs, cela les aidera à mieux comprendre les propriétés physiques du champ de Higgs lui-même.

Brian Greene sur le champ Higgs

L'une des meilleures explications du champ de Higgs est celle de Brian Greene, présentée sur l'épisode du 9 juillet de PBS ' Charlie Rose Show, lorsqu'il est apparu au programme avec le physicien expérimental Michael Tufts pour discuter de la découverte annoncée du boson de Higgs:

La masse est la résistance qu'un objet offre à la modification de sa vitesse. Vous prenez un baseball. Lorsque vous le lancez, votre bras ressent une résistance. Un shotput, on sent cette résistance. De même pour les particules. D'où vient la résistance? Et la théorie a été avancée que peut-être l'espace était rempli d'une «substance» invisible, une «substance» semblable à de la mélasse, et lorsque les particules essayent de se déplacer à travers la mélasse, elles ressentent une résistance, une adhérence. C'est cette adhérence qui est à l'origine de leur masse… qui crée la masse…
… C'est un truc invisible insaisissable. Tu ne le vois pas. Vous devez trouver un moyen d'y accéder. Et la proposition, qui semble maintenant porter ses fruits, est que si vous claquez des protons ensemble, d'autres particules, à des vitesses très, très élevées, c'est ce qui se passe au Grand collisionneur de hadrons ... vous claquez les particules ensemble à des vitesses très élevées, vous pouvez parfois secouer la mélasse et parfois effleurer un petit grain de mélasse, qui serait une particule de Higgs. Donc, les gens ont cherché ce petit grain de particule et maintenant on dirait qu'il a été trouvé.

L'avenir du champ de Higgs

Si les résultats du LHC se vérifient, alors que nous déterminons la nature du champ de Higgs, nous aurons une image plus complète de la façon dont la physique quantique se manifeste dans notre univers. Plus précisément, nous allons acquérir une meilleure compréhension de la masse, ce qui peut, à son tour, nous donner une meilleure compréhension de la gravité. Actuellement, le modèle standard de la physique quantique ne tient pas compte de la gravité (bien qu'il explique pleinement les autres forces fondamentales de la physique). Ces conseils expérimentaux peuvent aider les physiciens théoriciens à se concentrer sur une théorie de la gravité quantique qui s'applique à notre univers.

Cela peut même aider les physiciens à comprendre la matière mystérieuse de notre univers, appelée matière noire, qui ne peut être observée que par l'influence gravitationnelle. Ou, potentiellement, une meilleure compréhension du champ de Higgs peut fournir un aperçu de la gravité répulsive démontrée par l'énergie sombre qui semble imprégner notre univers observable.