Nan, pas le Higgs, mais ce graphique capture des traces de collisions proton-proton. (Et bon, ça a l'air sympa, aussi.) Fabrice Coffrini/AFP/Getty Images En juillet 2012, le monde entier s'est retrouvé face au boson de Higgs :un scintillant, petite lumière qui dansait sur nos écrans comme Tinker Bell. Attendre, Ce n'est pas juste.
Alors que les physiciens sautaient de joie pour "voir" le boson de Higgs - cette particule insaisissable qui compose le champ de Higgs, qui permet aux particules de gagner de la masse - la vérité est qu'elles ont en fait vu tout un tas de nombres, des graphiques et des données générales leur indiquant que le boson de Higgs a été détecté. Et même dire qu'il a été "détecté" mérite quelques explications.
Comme signalé, les données recueillies étaient à des niveaux de certitude de 5 sigma. Vous avez peut-être entendu dire que "5-sigma" indiquait qu'il y avait une chance sur 3,5 millions que le célèbre boson n'existe pas. Mais pas si vite. Comme pour beaucoup d'actualités en physique, c'est plus compliqué que ça. Le niveau de confiance de cinq sigma signifiait en fait qu'il y avait une chance sur 3,5 millions que même si aucune particule de Higgs n'existait, Le personnel du CERN aurait vu les mêmes résultats. En d'autres termes, il y a une chance sur 3,5 millions qu'une expérience pour trouver le Higgs donne des résultats qui semblent le confirmer, même si une telle particule n'existait pas.
Donc, si les scientifiques du CERN (l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire) ne s'attendaient pas à voir quelque chose qui ressemble à un accessoire dans une production théâtrale de "Peter Pan, " Que cherchaient-ils ? Pendant longtemps, les physiciens étaient intrigués par le fait que les particules comme les électrons et les quarks avaient une masse. Ils ne faisaient pas honte aux petits gars qui composent les atomes et les molécules; c'était juste que leurs représentations mathématiques d'un univers symétrique ne fonctionnaient vraiment que si les particules étaient sans masse [source :Greene].
Peter Higgs et certains de ses collègues physiciens ont eu une idée. Au lieu d'essayer de comprendre comment toutes ces équations pourraient être modifiées et conçues pour fonctionner avec des particules chargées en masse, pourquoi ne pas garder le calcul et ajouter l'hypothèse que les particules opèrent dans un champ qui exerce une traînée sur elles ? Si tel était le cas, nous pourrions trouver une substance dans ce "champ" qui ajoute de la masse à une particule en créant une résistance. Imaginez une mouche bourdonnant dans les airs; il avance très bien jusqu'à ce qu'il rencontre un fort vent de face. Soudainement, notre rapide, la petite mouche est assez lourde. Ainsi en serait-il de nos particules lorsqu'elles traverseraient le champ de Higgs.
Bien sûr, les physiciens ne cherchaient pas exactement une sorte de sirop d'érable universel dans lequel nous nous étions tous baignés sans nous en apercevoir. Ils cherchaient plutôt des particules qui pourraient constituer un champ de Higgs, et ils pensaient que leur recherche pourrait être couronnée de succès s'ils pouvaient simplement recréer les conditions juste après le Big Bang. Dans ces conditions, nous pouvons voir comment des choses comme les quarks et les leptons volaient et si quelque chose comme le boson de Higgs a également été créé pour fournir la masse qui leur permet de s'agglomérer en particules composites comme les protons [source :STFC].
Le Large Hadron Collider est comme une piste NASCAR pour des essaims de protons en course (et quelques ions lourds, trop). Ces protons se déplacent dans des directions opposées autour du cercle de près de 27 kilomètres et se heurtent des millions de fois par seconde [source :Greene]. Quand ils se heurtent, les particules composites sont pulvérisées dans leurs plus petites parties - les quarks et les leptons. L'énergie qui est créée peut nous permettre de voir vraiment, particules très lourdes créées lors de la collision.
C'est ici que nous commençons à « voir » des choses comme le boson de Higgs. Les détecteurs du LHC mesurent l'énergie et la charge des particules qui se déclenchent lors des collisions de protons. Les détecteurs ne sont pas des violets qui rétrécissent - le plus grand du LHC mesure 25 mètres de haut et est tout aussi large. Ils doivent être aussi gros car de gigantesques aimants sont utilisés pour courber le chemin des particules
Si on courbe le chemin des particules dans un champ magnétique, nous pouvons voir comment ils réagissent différemment - certains avec un élan très élevé iront toujours en ligne droite, ceux dont la quantité de mouvement est plus faible formeront une spirale serrée [source :CERN]. L'élan est donc une information utile que les chercheurs et les physiciens peuvent étudier lorsqu'ils se demandent l'identité d'une particule particulière.
Les dispositifs de suivi dans les détecteurs sont pratiques, trop. Un dispositif de suivi enregistre les signaux électroniques que les particules laissent derrière elles lorsqu'elles traversent le détecteur, qui à son tour permet à un ordinateur de faire une représentation graphique du chemin de la particule.
Les calorimètres à l'intérieur des détecteurs aident également à l'identification. Un calorimètre mesure l'énergie que la particule perd après la collision, et il absorbe les particules dans le détecteur. Les physiciens peuvent alors étudier le rayonnement émis par les particules, ce qui les aide à déterminer d'autres identifiants uniques pour des particules spécifiques [source :CERN].
Alors à quoi ressemble le boson de Higgs ? Bien, déteste décevoir, mais l'essentiel est que nous ne pouvons pas le voir. C'est une petite particule, homme. Ne soyez pas fou. Ce que nous voyons à la place, c'est bien, graphiques. Et des données. Toutes ces données bruyantes détaillant le chemin des particules, énergie, les produits de désintégration et plus ont été balayés dans les détecteurs et synthétisés en froid, chiffres durs. Ces chiffres indiquaient qu'un "excès d'événements" avait eu lieu qui indiquait l'existence de Higgs [source :CERN].
Ne soyez pas trop déçu maintenant. Les gentils gens du CERN savent ce que nous voulons :de jolies images qui montrent une représentation du boson de Higgs. Si vous voulez voir une simulation graphique des collisions, consultez le site Web du CERN pour quelques représentations (très satisfaisantes) de ce à quoi ressemble Higgs en action [source :CERN].
En imaginant le Higgs, Je pense qu'il est juste de dire que j'imagine à peu près une goutte de sirop d'érable qui compose le champ de Higgs sirupeux. Ce n'est pas exact, mais cela me fait beaucoup penser à la physique des particules en prenant un petit-déjeuner tous les week-ends.
