Le professeur Peter Higgs se tient devant une photographie du grand collisionneur de hadrons à l'exposition "Collider" du Science Museum le 12 novembre 2013, à Londres, Angleterre. Photo de Peter Macdiarmid/Getty Images En juillet 2012, l'annonce est venue que le Grand collisionneur de hadrons avait trouvé des preuves du boson de Higgs. Les scientifiques se sont réjouis. Les chercheurs ont applaudi. Les physiciens pleuraient. Les fans inconditionnels du LHC ont pleuré, trop, mais tout le monde se tenait pour la plupart autour de la cafetière au travail et a dit, "Donc, nous pouvons voyager dans le temps maintenant, droit?"
D'un simple aperçu de la couverture médiatique à couper le souffle et des images de physiciens en Suisse faisant sauter du champagne, le profane pouvait facilement comprendre que trouver le Higgs était une grosse affaire. Mais qu'est-ce que cette grosse affaire avait à voir avec nos petites vies était un peu plus difficile à répondre. Qu'est-ce que cela signifie exactement, d'un point de vue pratique ?
D'abord, faisons un petit retour sur le Large Hadron Collider (LHC) et les expériences en général, qui ont été menées à l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire. (Nous l'identifierons par l'acronyme CERN, ce qui honnêtement a du sens si vous utilisez l'ancien nom de l'organisation et parlez français.) En un mot, le LHC accélère les protons à presque la vitesse de la lumière, puis les écrase ensemble. La collision ne crée pas un Big Bang, mais un Teeny Tiny Bang – une version extrêmement petite de ce que c'était quelques secondes après le début de l'univers.
Dans ces moments juste après que les protons se soient écrasés, ils ne font pas que rebondir l'un sur l'autre. L'énergie de l'explosion qui en résulte nous permet de voir des particules beaucoup plus lourdes. Ils sont extrêmement éphémères, et ils se désintègrent en d'autres particules en quelques microsecondes. Mais ce sont ces petits morceaux de débris qui peuvent commencer à répondre à de grandes questions de physique. Le boson de Higgs est l'une de ces particules, et cela a mis les scientifiques à genoux.
Le boson de Higgs n'explique pas la physique, ce n'est pas non plus la clé pour comprendre l'univers. Si la physique était un gigantesque puzzle, trouver le Higgs pourrait nous aider à établir qu'il y a une image d'un bateau dans le puzzle - mais cela ne colle toujours pas toutes les pièces ensemble, ou même laissez-nous savoir si le bateau est le sujet ou combien il y a de pièces. Cela semble peut-être un peu décevant pour quelque chose que l'on appelle parfois "la particule de Dieu, " ce qui pourrait expliquer pourquoi les physiciens entendent le terme et grimacent. Le Higgs pourrait bien être la découverte physique la plus importante de notre génération, mais cela ne veut pas dire que nous avons compris pourquoi nous sommes ici ou ce qui est en charge.
Mais assez parlé de ce que le Higgs n'est pas. Entrons dans les choses cool que le Higgs nous dit, avant d'entrer dans les « usages » pratiques qui pourraient découler de sa découverte.
La réponse la plus évidente à ce que le Higgs a fait pour nous jusqu'à présent est qu'il fournit la preuve que le champ de Higgs existe. Et avant de froncer les sourcils, plaindre amèrement de cette réponse de copout, et invitez-nous à rejoindre votre club de tautologie, écoutez-nous. Les physiciens avaient longtemps lutté pour expliquer pourquoi leurs équations n'avaient de sens que si certaines particules n'avaient pas de masse - quand, En réalité, les particules en question avaient une masse observable.
Leur théorie était que le champ de Higgs existait :une soupe de bosons de Higgs qui donnait une masse aux particules élémentaires. Ce n'est pas que les bosons alimentaient les particules en amidon et en graisses; c'est que le champ lui-même - qui imprègne complètement l'univers - a rendu les particules plus lentes, leur permettant de se regrouper et de créer de la matière. Pensez à une bille fouettant rapidement autour d'un moule à gâteau incliné. Ajouter une épaisse couche de farine dans la poêle, et tout à coup le marbre travaille à travers les grains en allant.
Vous comprendrez peut-être pourquoi cette solution était attrayante. Les jolies équations n'avaient pas à changer, parce que les particules pourraient toujours être sans masse tout en reconnaissant qu'elles l'ont fait, En réalité, prendre de la masse d'une manière ou d'une autre.
C'est ici que la théorie et l'expérience se sont réunies. En cassant les protons pour étudier un événement de type Big Bang, les scientifiques ont pu trouver une particule qui agissait à peu près comme ils l'avaient prédit que le Higgs devrait le faire. En d'autres termes, pendant un certain temps, nous ne pouvions généreusement appeler qu'une fraction de seconde, les physiciens pouvaient voir un peu des débris de l'explosion suivant un certain chemin qui indiquait que son comportement était différent des particules connues. Il avait une masse et un modèle de décomposition qui le distinguaient dans une gamme de suspects possibles de Higgs.
Comme nous l'avons dit plus tôt, trouver le boson de Higgs signifiait principalement que nous avions maintenant des preuves du champ de Higgs. (Après tout, vous devez avoir au moins un grain de sable pour prouver qu'une plage existe.) Et prouver que le champ de Higgs existe était une étape énorme pour expliquer comment l'univers acquiert de la masse.
S'il est important de se rappeler que le Higgs ne donne de la masse qu'aux particules élémentaires comme les électrons et les quarks, cela ne veut pas dire que c'est la même chose pour vous et moi [source :CERN]. Le cœur du problème est le suivant :sans l'existence du Higgs, l'univers ne serait pas capable de former des atomes et des molécules. Au lieu, les électrons et les quarks clignoteraient simplement à la vitesse de la lumière, comme les photons. Ils ne seraient jamais capables de former une quelconque matière composite. L'univers serait donc sans masse. Nous n'existerions pas, et rien non plus sous aucune forme que nous reconnaissions.
Trouver le Higgs explique également en grande partie pourquoi le modèle standard - la principale théorie de la physique, qui décrit les plus petits morceaux de l'univers - est correct. Chaque particule prédite dans le modèle standard avait été trouvée, moins le Higgs. Donc, découvrir le Higgs contribue grandement à confirmer que la théorie est sur la bonne voie.
Mais, rappelez-vous ce que nous avons dit sur le fait d'avoir seulement une idée sur le sujet de notre puzzle ? Compléter le modèle standard pourrait nous permettre d'assembler plus de pièces du puzzle, mais cela ne signifie pas finir le puzzle lui-même. C'est parce que le modèle standard ne nous donne aucune description de la gravité, il ne répond pas non plus à aucune de nos questions sur la matière noire et l'énergie noire – et celles-ci représentent 96 % de notre univers [source :Jha]. Donc, dire simplement que nous avons compris que le Higgs existe – ce qui confirme le modèle standard – ne nous donne pas vraiment beaucoup plus qu'un tas de nouvelles idées sur ce qui existe au-delà.
Encore pire, une de ces idées - la supersymétrie - s'essouffle rapidement, à cause de la découverte du Higgs. La supersymétrie dit que chaque particule fondamentale a un super partenaire qui unit la force et la matière et pourrait même être la base de la matière noire ou de l'énergie. Malheureusement, le LHC ne trouve pas ces superpartenaires alors que les prédictions indiquent qu'il devrait être capable de les détecter [source :Jha]. Ainsi, une "utilisation" pratique du Higgs est qu'il pourrait bien amener les scientifiques à repenser des théories qui vont au-delà du modèle standard.
Mais ne vous sentez pas encore fou de fortune. Rappelez-vous que, à l'époque où les ondes électromagnétiques ont été découvertes pour la première fois au 19ème siècle, nous ne savions pas qu'ils finiraient par nous aider à écouter le match de baseball, Nuke un burrito congelé ou permettez-nous de regarder nos iPhones toute la journée. Bien que la découverte du Higgs n'ait pas encore d'applications discernables, ils pourraient juste être un "Eureka!" une façon.
J'aimerais croire que la découverte du Higgs fait vraiment plus que simplement confirmer le modèle standard. Ce serait cool si nous trouvions un moyen pour les Higgs de, dire, ajouter de la masse à d'autres choses qui, selon nous, ont besoin de volume. Comme les sauces marinara trop fines. Tout est possible !
