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jeudi 5 juillet 2012

le boson de Higgs et la théorie des cordes

On l'appelle la particule de Dieu. C'est le chaînon manquant de la physique, celui sur lequel repose toute la théorie actuelle de la constitution de la matière. Après un demi-siècle de traque, les scientifiques du CERN (organisation européenne pour la recherche basée en suisse) pensent l'avoir trouvé.Voici une explication en vidéo du CERN et du fameux accélérateur de particules le LHC :

Le LHC donc pense avoir enfin déniché le boson de Higgs(champ" qui ressemblerait à une sorte de colle où les particules se retrouveraient plus ou moins engluées), même si des données supplémentaires sont nécessaires pour valider cette découverte.
les physiciens ont probablement trouvé comment les particules élémentaires acquièrent leur masse, et qu’ils couraient après cette particule depuis près d’un demi-siècle. Maintenant, ils savent beaucoup mieux comment fonctionne le monde de l’infiniment petit et cette avancée scientifique est reliée aux questions les plus fondamentales: de quoi est fait l’univers ? quelle est son histoire ? et quel pourrait être son destin ?
Fin 2011, la communauté scientifique s'était émue de la découverte d'une particule allant plus vite que la vitesse de la lumière avant de faire machine arrière. Lors d'un grand raout au CERN ce mercredi matin, les portes paroles du laboratoire située à Genève ont confirmé les informations qui avaient fuité dans la presse ces dernières heures : une nouvelle particule a été découverte. Très probablement, le célèbre boson de Higgs, non donné par le physicien qui à découvert cette particule :Peter Higgs, physicien brillant et modeste. Article à son sujet :

http://www.liberation.fr/depeches/2012/07/04/peter-higgs-physicien-brillant-et-modeste-au-nom-indissociable-du-boson_831152

«Nous avons franchi une nouvelle étape dans notre compréhension de la nature», a déclaré le directeur général du Cern, Rolf Heuer, dans un communiqué, ajoutant : «La découverte d'une particule dont les caractéristiques sont compatibles avec celles du boson de Higgs (...) ouvre la voie à des études plus poussées (…) Elle devrait par ailleurs lever le voile sur d'autres mystères de notre univers».
Le plus grand accélérateur de particules du monde L'accélérateur de particules du CERN est une gigantesque installation scientifique située cent mètres sous terre à cheval sur la frontière franco-suisse. Mis en fonction en 2008, l'outil a pour objectif de percer les secrets de l'univers. Et notamment d'acculer l'introuvable boson de Higgs. Mission accomplie. Grâce à un anneau de 27 kilomètres de circonférence à travers lequel sont projetées – presque à à la vitesse de la lumière -- des particules subatomiques. L'accélérateur recrée ainsi les conditions du Big Bang. Ce projet, l'un des plus importants du monde scientifique, a coûté près de 4 milliards d'euros. Des milliers d'ingénieurs et de nombreux pays ont participé à sa conception. Dès ses débuts, l'outil a attisé des craintes quasi-spirituelles alimentées notamment par des spéculations sur l'apparition d'un trou noir.
Le chaînon manquant Depuis les années 1960, la physique est fondée sur l'existence – jusqu'alors supposée – de ce fameux boson. Tout ce qui nous entoure est constitué par douze particules élémentaires et (douze anti-particules). Ce sont les briques de l'atome, la base de la matière. Mais jusqu'à ce jour, il manquait à la validation de cette théorie, la découverte d'une de ces particules qui s'agglutine aux autres et en forme en quelque sorte le ciment. C'est le boson de Higgs. Tout cela paraît très éloigné de nous, mais sans le boson de Higgs nous n'existerions tout simplement pas. Sans lui, les particules ne se rencontreraient jamais, elle ne pourraient créer des protons et neutrons, qui, combinés aux électrons, forment la matière. On comprend l'acharnement des physiciens et leur joie à l'annonce de la découverte du CERN. Pour démontrer l'existence de cette nouvelle particule, il a fallu recréer les conditions du Big Bang. Impossible jusqu'à la mise en route en 2008 de l'accélérateur de particules du CERN (voir vidéo plus haut). Cette installation permet de projeter à très grande vitesse des particules les unes sur les autres. Même ainsi, le célèbre boson ne se laisse pas examiner facilement puisqu'il n'apparaît qu'une fraction de seconde lors de ces collisions. Cette découverte ouvre de nouvelles portes à la physique et devrait permettre de mieux comprendre les débuts de notre univers. Vidéo explicative du boson de higgs: Tableau des particules élémentaires :
  Depuis ce 4 juillet au matin, notre connaissance de l'univers a été transformée. C'est le moment qu'ont choisi les physiciens du LHC en Suisse, juste à la frontière française, pour annoncer les derniers résultats d'une quête qui les tient en haleine depuis plusieurs décennies, la recherche d'une particule fondamentale: le boson de Higgs –et ils l'ont réellement trouvée (ou, du moins, quelque chose qui y ressemble beaucoup). Mais pourquoi s'intéresser à cette découverte, surtout quand on n'a pas de diplôme avancé en physique des particules? Peut-être que l'explication peinera à en convaincre certains, mais si les chercheurs ont en effet découvert le Higgs, il s'agit du progrès le plus considérable dans la compréhension de la structure fondamentale de notre univers –et donc de nous-mêmes– que notre espèce a accompli depuis l'élaboration du modèle standard, dans les années 1970. Comment rester indifférent quand ce genre d'événement est en train de se passer? Quoi qu'il en soit, voici le moment où je suis censé expliquer ce que sont, exactement, le boson de Higgs et le champ de Higgs qui lui est associé. Si la théorie est exacte, l’interaction avec le champ de Higgs est ce qui donne aux particules, comme les protons et les neutrons (et, au final, aux atomes, aux molécules, et à n'importe quel écran sur lequel vous êtes en train de me lire) leur masse. Oh, et dans ce champ, le boson de Higgs est tout simplement un quantum d'excitation que des physiciens réussissent désormais à matérialiser grâce à d'énormes accélérateurs de particules.
Ce n'est pas encore assez clair? Peut-être que les diverses analogies, étranges et fascinantes, que les vulgarisateurs scientifiques ont utilisées ces derniers jours feront la différence. Je les ai regroupées ci dessous pour vous aider ..

Explications plus "simples" du boson de higgs:

Certaines particules évolueraient dans ce champ comme le feraient des nageurs dans une piscine de mélasse. Leur mouvement est ralenti de la même façon que s’ils pesaient un peu plus lourd. Et selon leur maillot de bain ou leur combinaison, ils "accrochent" plus ou moins de matière et ont donc un poids différent. A l’inverse, les photons seraient des nageurs olympiques équipés de combinaisons profilées qui se déplaceraient sans aucun frottement.»

Le cas collant

Cette catégorie, qui implique en général un objet vierge de toute aspérité, une perle par exemple, et avançant dans une sorte de substance sirupeuse, est de loin la classe d'analogie la plus populaire et dont on nous a le plus rebattu les oreilles. On parle ainsi de barbe à baba, de mélasse, d'un plateau de cantine rempli de sucre et, en termes moins caramélisés, de grumeaux se formant dans du lait caillé –ce qui correspond à la production d'une particule unique à partir d'un champ plus large. Variante piscine de mélasse Voici comment la décrit le magazine Sciences et Avenir:
«Certaines particules évolueraient dans ce champ comme le feraient des nageurs dans une piscine de mélasse. Leur mouvement est ralenti de la même façon que s’ils pesaient un peu plus lourd. Et selon leur maillot de bain ou leur combinaison, ils "accrochent" plus ou moins de matière et ont donc un poids différent. A l’inverse, les photons seraient des nageurs olympiques équipés de combinaisons profilées qui se déplaceraient sans aucun frottement.»
Variante jeu de billes Autre analogie fondée sur le même principe, celle proposée dans cette formidable petite vidéo, qui fait le maximum pour expliquer (en anglais) ce qu’est le boson, pourquoi on le cherche et pourquoi c'est –très– compliqué.  «Imaginez,  un champ qui imprègne tout l’univers —le champ de Higgs. Chaque particule sent ce champ, chacune en est affectée selon une ampleur variable. Certaines particules sont très ralenties par l’interaction avec ce champ, d’autres ne la ressentent presque pas. Ces dernières ont une faible masse. Celles qui sont très affectées par le champ ont une masse importante.» Variante Albert Einstein Burton DeWilde, un ami et doctorant en physique, m'a parlé d'une autre variante:
«Imagine une pièce remplie de physiciens. Tout d'un coup, Einstein arrive et essaye de la traverser, mais des physiciens éblouis par sa personne s'agglutinent autour de lui et entravent ses mouvements, ce qui augmente sa masse. Maintenant, imagine que je rentre dans la pièce. Un étudiant de seconde zone, personne ne veut me parler, ce qui fait que j'arrive à traverser relativement facilement la foule de physiciens –pas de masse effective pour moi! Enfin, imagine que quelqu'un lance une rumeur, et que les physiciens se mettent à s'exciter et à se rassembler spontanément.»
Dans cette analogie, la pièce remplie de physiciens représente le champ de Higgs dans l'espace. Einstein, c'est une particule avec une masse importante, je suis une particule avec une masse faible (ou pas de masse du tout) et un groupe de physiciens représente une excitation du champ, soit justement le boson de Higgs. Notez bien que remplacer Thatcher par Einstein ne change rien sur le fond: si vous n'avez pas compris avec la première, vous ne comprendrez pas plus avec le second. Voici un site internet très complet avec des vidéos simples pour comprendre ce qu'est le boson de higgs et le CERN : http://www.cernland.net/ Sources : http://www.lemonde.fr/sciences/article/2012/07/04/le-boson-de-higgs-une-aventure-de-plus-de-vingt-ans_1728948_1650684.html http://www.liberation.fr/sciences/2012/07/04/toutes-vos-questions-sur-le-boson-de-higgs_831053 http://www.liberation.fr/depeches/2012/07/04/le-boson-de-higgs-un-peu-plus-d-etonnement-et-de-vertige-face-a-la-question-des-origines_831153 http://sciences.blogs.liberation.fr/home/2012/07/un-tchat-sur-la-d%C3%A9couverte-du-boson-de-higgs.html Autres vidéos diverses : La masse et l'énergie et e=mc2 :
  Einstein et La physique quantique, en particulier la théorie des cordes (vidéo excellente ): Le monde l'énergie et les particules seraient constitué de "brins d'énergies vibrants" . 

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