Effet de l'instabilite du champ de Higgs sur l'avenir de l'univers

[Nicolas321]

Bonjour,

Je viens de lire cet article tres interssant parlant de la consequence de l'instabilite du champ de Higgs sur l'avenir de l'univers.

Il est dit en particulier que l'univers pourrait terminer d'une manière tres differente si la masse du boson de Higgs était differente de quelques pourcents.

Ma question est de savoir si des modeles cosmologiques ont été proposees qui inclueraient cette destruction de l'espace ou du champ de Higgs.

De plus, quelqu'un pourrait-il m'expliquer ce qui est sense se produire en detail? Est-ce que le champ de Higgs disparait a la vitesse de la lumiere a partir d'un point de depart et fait perdre leurs masses aux particules? Ou bien c'est l'espace qui se detruit, ou quoi?

Merci,
Nicolas.
-----

[Gilgamesh]

C'est plutôt ardu...

Plutôt.

Tu peux commencer par (les deux premières page de) ça :

http://www.hep.wisc.edu/~sheaff/PASI...ures/Higgs.pdf

et notamment l'équation 7 à la page 2

Qui te dis que mu et lambda sont lié à la masse du Higgs.

Puis tu peux lire cette page qui est vraiment pas mal (en anglais). Le blog tout entier est une mine dont je conseille fortement la fréquentation.
What's the deal with vacuum stability?

En gros la valeur du couplage quadratique donne la forme de la courbe . Si elle n'a pas de minimum (-v, +v) alors ben... le champs de Higgs ne va pas se stabiliser à une valeur mais diminuer sans limite (the potential is unbounded from below and therefore unstable)

voir ici, page 6
https://www.zewailcity.edu.eg/websit...d-beyond-2.pdf


Si la valeur du H n'est pas stabilisé, les lois de la Physique changent, la masse des particule varient et ma foi, toutes les structures liées de l'univers microscopique, pour commencer (le noyau, l'atome) se défont.

[Nicolas321]

Merci Gilgamesh pour les references,

Ca a l'air encore plus interessant que prevu. A la lecture du deuxieme lien, je me demande si on ne va pas faire des découvertes imprévues importantes avec le boson le Higgs.

En regardant les liens je me posais une question sur la masse du boson de Higgs. Dans le premier document, il est dit que m2H = μ2 + 6λv2 = 4λv2, alors que dans le deuxieme il est explique qu'aux hautes énergies λ devenait negatif.

Cela signifie-t-il que la masse du boson de Higgs decroit et devient negative aux hautes energies? Comment une masse peut-elle etre negative? A moins que ce soit plus son energie qui soit negative et pas sa masse?

Il est interessant aussi qu'il y ait 2 vides. Est-ce que ca se pourrait que l'univers passe d'un type de vide ou la masse du boson est negative (inflation?) a un type de ou elle est positive par une transition de phase?

Je n'ai peut-être pas trop compris toute cette affaire...

Si la valeur du H n'est pas stabilisé, les lois de la Physique changent, la masse des particule varient et ma foi, toutes les structures liées de l'univers microscopique, pour commencer (le noyau, l'atome) se défont.

C'est etrange que le boson de Higgs soit juste dans la zone meta stable, ca avait l'air tres improbable.

Juste par curiosite, les autres champs ont-ils le meme genre de probleme de stabilite, ou bien c'est un probleme propre au champ de Higgs?

Et est-ce qu'il en faudrait peu pour desintegrer les atomes, les électrons, les protons etc? Est-ce que les etoiles deviendraient des genre de gaz de particules elementaires? ou peut-être des trous noirs?

Nicolas.

[Nicolas321]

Oups desole je me suis goure , c'est m au carre qui a l'air d'etre negatif, donc m n'est pas negatif. Je vais relire plus en detail le document.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gilgamesh]

Higgs soit juste dans la zone meta stable, ca avait l'air tres improbable.

Juste par curiosite, les autres champs ont-ils le meme genre de probleme de stabilite, ou bien c'est un probleme propre au champ de Higgs?

Fondamentalement je dirais que ça concerne absolument n'importe quel champ et plus fondamentalement encore n'importe quel couplage entre champs, tant qu'on n'a pas bien compris ce qui donnait la valeur de ces couplages. Là il se trouve que le fait que les particules de matières tenaient un partie de la valeur de leur masse d'un couplage avec le champs de H rend la chose plus rock n'roll.

Ce qui fait que dans les fait, dans l'histoire de la physique des particules il me semble que la position du H est unique, du fait de la forme bizarre en chapeau mexicain de son potentiel. Pour toutes les autres particules, la valeur du champ est liée de façon monotone à son énergie.

Et est-ce qu'il en faudrait peu pour desintegrer les atomes, les électrons, les protons etc? Est-ce que les etoiles deviendraient des genre de gaz de particules elementaires? ou peut-être des trous noirs?

Pas de trou noir, non. Mais oui, l'édifice atomique est très sensible à la valeur des constantes (masse, couplage fort et électromagnétique...)

Dans la façon dont on l'imagine si le changement de phase du vide (se propageant à c) te traversait tu passerais à un état de particules gazeuses (qui ne seraient plus les quarks et les électrons tels qu'on les connait) éparpillées en un clin d'oeil. Fin de l'histoire et définitivement personne pour écrire la suite.

[Nicolas321]

Ok j'ai relu je pense que je comprends un peu mieux. Le Higgs garde la meme masse, c'est le couplage quadratique qui devient negatif. Mais il doit y avoir des termes en puissances plus elevees que 4 dans V = μ2v2 + λv4 du genre v^6 qui font que la derivee seconde qui donne mh^2 n'est pas juste egal a 4λv2, et donc mh^2 n'est pas negatif pour les λ négatifs.

J'ai l'impression que λ est le couplage du Higgs avec lui meme. Mais comment couplage du Higgs avec lui meme peut devenir negatif, mmh...

[Nicolas321]

Fondamentalement je dirais que ça concerne absolument n'importe quel champ et plus fondamentalement encore n'importe quel couplage entre champs, tant qu'on n'a pas bien compris ce qui donnait la valeur de ces couplages. Là il se trouve que le fait que les particules de matières tenaient un partie de la valeur de leur masse d'un couplage avec le champs de H rend la chose plus rock n'roll.

Il me semble qu'il faut que le couplage avec les particules soit reste extrêmement stable pour qu'elles aient garde exactement les memes masses depuis le big bang. Il est quand meme reste stable pendant longtemps malgré le fait qu'il était dans une zone meta stable.

Ce qui fait que dans les fait, dans l'histoire de la physique des particules il me semble que la position du H est unique, du fait de la forme bizarre en chapeau mexicain de son potentiel. Pour toutes les autres particules, la valeur du champ est liée de façon monotone à son énergie.

Je n'en reviens pas qu'il a fallu invente un champ complexe pour expliquer la masse des particules.

Pas de trou noir, non. Mais oui, l'édifice atomique est très sensible à la valeur des constantes (masse, couplage fort et électromagnétique...)

Dans la façon dont on l'imagine si le changement de phase du vide (se propageant à c) te traversait tu passerais à un état de particules gazeuses (qui ne seraient plus les quarks et les électrons tels qu'on les connait) éparpillées en un clin d'oeil. Fin de l'histoire et définitivement personne pour écrire la suite.

Je pense qu'avant la decouverte du Higgs on aurait été loin de se douter qu'il était meta stable et que toutes les structures de l'univers allaient terminer ainsi. Est-ce que c'est le hasard ou bien un genre de reglage fin comme semble se le demander l'auteur de l'article ( pas un reglage fin par un grand esprit dans les nuages mais par un cause inconnue... )

En tout cas vraiment ca me fait halluciner toute cette affaire de champ de Higgs.

[Gilgamesh]

Il me semble qu'il faut que le couplage avec les particules soit reste extrêmement stable pour qu'elles aient garde exactement les memes masses depuis le big bang. Il est quand meme reste stable pendant longtemps malgré le fait qu'il était dans une zone meta stable.

Il te semble bien.

Sinon, le terme metastable en physique, ça peut recouvrir des période de temps arbitrairement grandes. Il existe des états excité du noyau atomique qui peuvent durer des millions d'années. Et le diamant est un état métastable. Du diamant au graphite, il n'y a qu'un différence de 1,9 kJ par mole, en faveur de l'état graphite, ce qui n'est rien (10 000 fois moins que l'énergie nécessaire pour transformer la même masse d'eau en vapeur). Mais la barrière énergétique a franchir est grande (il faut aller très haut pour redescendre un peu plus bas), ce qui fait qu'il y a peu de chance pour que le diamant sur la bague de madame se transforme en morceau de charbon.

Je n'en reviens pas qu'il a fallu invente un champ complexe pour expliquer la masse des particules.

Tous le champs quantiques sont des variables complexes, toute amplitude quantique peut s'exprimer comme du genre e^iwt avec i le nombre imaginaire, w une vitesse angulaire (correspondant à l'énergie de la particule à une constante près w= E/hbarre) et t le temps.

La particularité du H c'est d'être un champ scalaire (spin nul). En soi on s'en fiche mais c'est sa particularité (c'est la première particule scalaire à notre tableau de chasse).

Je pense qu'avant la decouverte du Higgs on aurait été loin de se douter qu'il était meta stable et que toutes les structures de l'univers allaient terminer ainsi. Est-ce que c'est le hasard ou bien un genre de reglage fin comme semble se le demander l'auteur de l'article ( pas un reglage fin par un grand esprit dans les nuages mais par un cause inconnue... )

En tout cas vraiment ca me fait halluciner toute cette affaire de champ de Higgs.

Mon sentiment personnel c'est que ça traduit l'aspect contingent des lois de notre univers, cad que ça implique une multitude d'états possibles. En une trentaine d'années, même si le rythme des découvertes a ralenti par rapport au trois décennies précédentes, cette idée s'est imposée et elle est importante.

[azizovsky]

Salut ,puisqu 'il y'a une 'analogie' entre la brisure de symétrie U(1) de la supraconductivité (sc) et celle qui donne le champs de Higgs a une différence près : dans les sc , la brisure est dynamique (la particule est composite ,2 éléctrons ),donc deux chages en interaction , mais la masse est une charge qui ne posséde pas d'opposé , j'ai une 'image',par analogie, cette brisure crée une charge de masse opposée, qui en interaction avec la vraie masse annule son action à grande distance comme si ((le potentiél gravitationel devient u=cst.exp(-k.r), il ne garde qu'une partie du champs de Yukawa)) , dans cette image l'apparition de la masse est équivalente à l'apparition de la résistance dans les sc .

[azizovsky]

dans cette image ,on peut dire que le couplage du champs de Higgs est maximal avec lui même ! .

[azizovsky]

puisque chaque particule a une masse bien définie (quantifiée) , comment 'quantifié' le couplage du champs de Higgs avec chaque particule du modèle standard ?

[azizovsky]

puisque chaque particule a une masse bien définie (quantifiée) , comment 'quantifié' le couplage du champs de Higgs avec chaque particule du modèle standard ?

et puisue le couplage n'est maximum qu'avec le Higgs lui même , le couplage du champs de Higgs donne une partie de masse à chaque particule , comment déterminer cette masse dû au boson de Higgs ?

[Nicolas321]

Il te semble bien.

Sinon, le terme metastable en physique, ça peut recouvrir des période de temps arbitrairement grandes. Il existe des états excité du noyau atomique qui peuvent durer des millions d'années. Et le diamant est un état métastable. Du diamant au graphite, il n'y a qu'un différence de 1,9 kJ par mole, en faveur de l'état graphite, ce qui n'est rien (10 000 fois moins que l'énergie nécessaire pour transformer la même masse d'eau en vapeur). Mais la barrière énergétique a franchir est grande (il faut aller très haut pour redescendre un peu plus bas), ce qui fait qu'il y a peu de chance pour que le diamant sur la bague de madame se transforme en morceau de charbon.





Tous le champs quantiques sont des variables complexes, toute amplitude quantique peut s'exprimer comme du genre e^iwt avec i le nombre imaginaire, w une vitesse angulaire (correspondant à l'énergie de la particule à une constante près w= E/hbarre) et t le temps.

La particularité du H c'est d'être un champ scalaire (spin nul). En soi on s'en fiche mais c'est sa particularité (c'est la première particule scalaire à notre tableau de chasse).





Mon sentiment personnel c'est que ça traduit l'aspect contingent des lois de notre univers, cad que ça implique une multitude d'états possibles. En une trentaine d'années, même si le rythme des découvertes a ralenti par rapport au trois décennies précédentes, cette idée s'est imposée et elle est importante.

Ca a l'air de rappeler le champ inflationnaire qui passerait d'un etat a un autre par changement de phase ( si j'ai bien compris...) Ca pourrait amener de l'eau au moulin a la theorie de l'inflation parce que si on sait pour sur qu'un champ comme le Higgs est meta stable et peut changer d'etat, alors pourquoi pas un autre comme le champ inflationnaire. Et peut-être meme, comme se le demande l'auteur de l'article, qu'il pourrait y avoir un lien entre les 2.

En tout cas merci pour ces explications Gilgamesh.

[azizovsky]

Bonjour Gilgamesh , j'ai oublié de te donner le lien consernant la brisure dynamique de symétrie http://www.theo.phys.ulg.ac.be/oldht...oire_Ecker.pdf