Actu - Non, le boson de Higgs n'explique pas la masse du Soleil !

[dragounet]

Bonjour à tous,

je m'excuse d'avance pour mes bêtes questions.

Il est constitué de quoi le champ de Higgs? Il consiste en quoi? Une onde électromagnétique va à C, donc n'a pas de masse inertielle, pourquoi le champ de Higgs n'interfère pas avec cette onde? J'ai lu aussi qu'une particule c'est une excitation du champ du vide. C'est quoi ce champ du vide? Le champ de Higgs? Si ce champ de Higgs est partout, c'est l'éther moderne, non ?

[Deedee81]

Salut,

Il est constitué de quoi le champ de Higgs? Il consiste en quoi?

La physique ne donne pas la nature des choses, elle ne fait que les décrire. Il se peut qu'on en sache plus sur ces objets fondamentaux avec des théories plus puissantes un jour, mais pour le moment le champs de Higgs est juste ça : un champ. C'est-à-dire "quelque chose" ayant une valeur donnée en tout point (ici cette valeur est un simple nombre réel car le Higgs est une particule scalaire non chargée).

Cette "chose", ce champ, est entière décrit/défini par ces valeurs, ses propriétés d'interaction avec d'autres champs, etc...

Une onde électromagnétique va à C, donc n'a pas de masse inertielle, pourquoi le champ de Higgs n'interfère pas avec cette onde?

Ca je ne sais pas (et je ne suis pas sûr qu'on le sache, les constantes de couplage avec les autres champs sont probablement des "paramètres libres" du Modèle Standard).

J'ai lu aussi qu'une particule c'est une excitation du champ du vide. C'est quoi ce champ du vide?

Tout champ a un certain état (selon les valeurs que prend ce champ en chaque point), une énergie, etc...

En physique quantique, ce champ est quantifié. Il ne peut prendre que certaines valeurs et on peut décrire des opérations permettant de passer d'un état à l'autre. On peut ainsi décrire des états du champ avec des excitations correspondant à ce qu'on appelle communément "particule".

L'état de base du champ, d'énergie minimale, et sans excitation et donc sans particule est appelé "état du vide".

Le champ de Higgs?

Ca dépend de la particule. A chaque particule son champ : photon - champ électromagnétique, électron - champ de Dirac, Higgs - champ de Higgs, etc... etc...

Si ce champ de Higgs est partout, c'est l'éther moderne, non ?

Ether n'est qu'un nom. Ce qui est sûr c'est que cela n'a rien a voir avec "l'éther luminifère" d'avant Einstein (cet éther était quelque chose de bien précis).

On a employé le mot éther à toute les sauces. On a donné ce nom à tout et n'importe quoi. Alors, pitié, plutôt que d'appeler "éther" le champ de Higgs, appelons le par son nom : champs de Higgs. Pourquoi vouloir changer son nom et l'appeler éther ? Pour faire joli ?

[ThePhi]

Le champ de Higgs n'est-il pas constitué en fait de boson de Higgs ?
Comme l'eau est constitué de molécule d'eau.

[kalish]

Justement il y a là une idée très répandue sur la dualité onde particule qui n'est pas juste. Même si les charges ou les masses sont (à notre échelle) quantifiées, les quantités discrètes dont on parle en mécanique quantique sont des quantas d'énergie (et des modes propres par exemple). Il s'agit donc non pas des molécules dans l'eau comme le dit l'article mais des ondes, de l'eau, c'est ce qu'on appelle excitation.

Bravo pour l'article il est très bien, mais du coup il me gène un peu aux entournures quand même. Il est courant en physique des particules d'appeler le 4 potentiel vecteur "photon" (quand bien même l'onde EM ne concernerait que le potentiel vecteur mais bon c'est un détail), tout simplement car dans les diagrammes de Feynman l'interaction avec le champ EM se fera par l'intermédiaire d'un photon (virtuel). C'est d'ailleurs à la base de la MQ: les interactions se font par paquets d'énergie quantifiés.
En quoi le Higgs serait-il différent de ça? Il existe bien des diagrammes de Feynman pour le Higgs.

[Deedee81]

En quoi le Higgs serait-il différent de ça? Il existe bien des diagrammes de Feynman pour le Higgs.

Question plus pédagogique que technique sans doute. Quand j'explique à un profane la différence entre "le Higgs donne la masse" et "le Higgs observé au LHC", que je fais des comparaisons avec le photon, etc... Ca aboutit automatiquement aux particules virtuelles, aux développements perturbatifs,... bref, une éternité de vulgarisation.

Lorsque j'ai vu "la masse est due au champs de Higgs et non au boson de Higgs", j'ai pensé "pas con". Il est beaucoup plus facile d'expliquer à un profane la notion de champs et des particules comme étant des excitations de ce champ.

Enfin, je trouve.

[Garion]

Le champ de Higgs n'est-il pas constitué en fait de boson de Higgs ?
Comme l'eau est constitué de molécule d'eau.

Non, il faut voir le boson de Higgs comme une onde à la surface de l'eau.
En pratique, il s'agit de la quantification d'une onde dans le champs de Higgs.
C'est pareil pour le photon qui n'est que la quantification d'une onde du champs électromagnétique
Ou pour le graviton qui n'est que la quantification d'une onde du champs gravitationnel.

[ù100fil]

La physique ne donne pas la nature des choses, elle ne fait que les décrire.

J'aurais plutôt dit, vise à modéliser des comportements afin d'avoir un outil prédictif pour nos observations possibles.

Patrick

[davitron]

Je me permets de reformuler ma question d'une façon moins fantaisite:
Le champ de Higgs a-t-il les mêmes propriétés en tout point de l'univers ou bien est-il influencé par d'autres particules ?

Par exemple, si je ne me trompe pas, le champ de gravitation existe du fait de la présence d'une masse. Sans matière il n'existe pas (enfin il est nul) et ses propriétés sont différentes en présence d'une masse (les quarks).

En est-il de même pour le champ de Higgs ?

[kalish]

le champ gravitationnel n'est pas forcément nul sans présence de masse ou d'énergie, pour preuve la constante cosmologique. De plus on ne sait pas encore correctement coupler la gravitation avec la théorie (quantique) des champs, mais tout de même je suppose qu'il existe un couplage gravitation-higgs. Ce serait bien malheureux si ça n'était pas le cas. les propriétés des champs en général sont locale, par exemple les équations de maxwell décrivent les propriétés du champ électromagnétique localement. Il se trouve que la gravitation/relativité influence l'espace temps et incidemment se répercute indirectement sur les systèmes de coordonnées que l'on utilise pour le décrire. Dans ce cadre il existe aussi une formulation des équations de maxwell invariante pour le champ électromagnétique. (et une formulation lagrangienne invariante également) c'est à dire dont l'expression mathématique est toujours la même. Ce principe est un principe général de la RG et s'applique grosso modo à tous les champs, on change les dérivées partielles en dérivée covariantes (dérivées qui se transforme comme un vecteur de base)...mais la dérivée covariante d'un champ scalaire est une dérivée partielle, et le champ de Higgs est un champ scalaire. Donc a priori dans le lagrangien du Higgs couplé à la gravitation qui ne comprend que des dérivées d'ordre 1, les dérivées partielles restent des dérivées partielles et le lagrangien reste le même.

[Deedee81]

J'aurais plutôt dit, vise à modéliser des comportements afin d'avoir un outil prédictif pour nos observations possibles.

C'est plus précis et plus juste.

Le champ de Higgs a-t-il les mêmes propriétés en tout point de l'univers ou bien est-il influencé par d'autres particules ?

Le champ en lui-même est le même partout. Mais son état peut varier :
- Il peut être excité (c'est exactement ce qu'on vient de faire avec le LHC, et c'est fait avec des particules)
- L'état fondamental (le vide) varie en fonction du champ de gravitation (mais cet effet est totalement négligeable sauf cas extrême comme le début de l'univers)

Par exemple, si je ne me trompe pas, le champ de gravitation existe du fait de la présence d'une masse.

Non, à cause de la présence de l'énergie (mais à notre échelle, vu que E=mc² est énorme, c'est comme si la masse créait le champ de gravitation à elle seule).

Mais ça ne change guère ta question :

Sans matière il n'existe pas (enfin il est nul) et ses propriétés sont différentes en présence d'une masse (les quarks).
En est-il de même pour le champ de Higgs ?

Oui, comme dit plus haut il peut être dans un état excité. Mais vu la grande masse du Higg, faut déjà y aller (la taille du LHC en témoigne )

Pour la gravité, c'est comme pour la lumière, le photon (et le graviton s'il existe) est sans masse, donc le champ est facile à exciter (une pichenette d'énergie suffit)

[davitron]

Merci pour ces réponses.

J'aurais encore plein de question de novices à poser ouvertes par cet article de vulgarisation.

Le fait que le champ de Higgs soit le même partout semble être une caractéristique propre qui n'est pas partagé avec les champs électromagnétiques ou le champ de gravité. Ces deux derniers voyant leur valeur dépendre de la présence de certaines particules. J'ai bon ?

Je comprends la notion de Etat excité comme un état provisoire qui de lui-même revient à un état normal en "rerépartissant" l'énergie qui a du fait de l'excitation était concentrée dans une onde. De la même façon que l'eau revient au calme une fois que les vagues se sont atténuées.

Mais même si le champ de Higgs est excité, est-ce que sa valeur "scalaire" reste la même ?
Sinon, cela ne signifie-t-il pas qu'en créant une excitation sur ce champ, on modifie localement la masse attribuée aux particules élémentaires le temps de l'excitation.

Autant de questions triviales pour un spécialiste

[Deedee81]

Le fait que le champ de Higgs soit le même partout semble être une caractéristique propre qui n'est pas partagé avec les champs électromagnétiques ou le champ de gravité. Ces deux derniers voyant leur valeur dépendre de la présence de certaines particules. J'ai bon ?

Le Higgs étant massif (contrairement au champs électromagnétique, par exemple), il est difficile à exciter. Cela les rends différents, en effet.

Mais tu as d'autres exemples. Le boson Z est, par exemple, relativement massif et lui aussi a un champ difficile à exciter (on a mis du temps avant de l'observer). Alors que sa présence est omniprésente : il est responsable (avec le boson W) de la désintégration radioactive bêta.

Je comprends la notion de Etat excité comme un état provisoire qui de lui-même revient à un état normal en "rerépartissant" l'énergie qui a du fait de l'excitation était concentrée dans une onde. De la même façon que l'eau revient au calme une fois que les vagues se sont atténuées.

Attention de pas pousser l'analogie trop loin. Les particules se déplacent sans s'affaiblir. Un électron par exemple (enfin, tant que quelque chose de les freine pas, évidemment).

- il peut y avoir étalement de l'onde, mais cela ne se traduit pas par un affaiblissement : juste le fait que la position de la particule devient moins précise (dualité quantique onde / corpuscule).
- la particule peut être instable. Mais ce n'est pas un affaiblissement, juste une interaction avec les autres champs et l'excitation disparait d'un coup, transformée en des excitations d'autres champs.

Mais même si le champ de Higgs est excité, est-ce que sa valeur "scalaire" reste la même ?

Non, la valeur du champ change. C'est un peu comme la hauteur d'une vague. Et la hauteur de la vague/champ de Higgs donne la probabilité de trouver la particule (le Higgs) à cet endroit.

P.S. : les puristes diront que je choisi là une base de représentation particulière, la base position, mais c'est la plus facile à visualiser, c'est comme pour la fameuse fonction d'onde. D'une manière générale, j'ai l'impression que là ma vulgarisation devient un peu abusive. Qu'on n'hésite pas à me taper sur les doigts si c'est le cas. Aie. Y a une limite à ma capacité à traduire des équations en langage courant .

Sinon, cela ne signifie-t-il pas qu'en créant une excitation sur ce champ, on modifie localement la masse attribuée aux particules élémentaires le temps de l'excitation.

Il faudrait que cette particule interagisse avec les autres particules, ce qui n'est pas le cas (avant sa désintégration, sinon on ne sait de toute façon pas l'observer car c'est une particule neutre. C'est plus facile d'observer des particules chargées électriquement comme des électrons, pions chargés, etc...)

Je suppose qu'il peut y avoir des diffusions (sur sa route) mais ce n'est pas du tout le même genre d'interaction. L'apparition de la masse est un mécanisme tout à fait particulier et tout à fait spécifique.

[kalish]

Le fait que le champ de Higgs soit le même partout semble être une caractéristique propre qui n'est pas partagé avec les champs électromagnétiques ou le champ de gravité. Ces deux derniers voyant leur valeur dépendre de la présence de certaines particules. J'ai bon ?

En fait non vous n'avez pas bon, le champ électromagnétique est lui aussi partout. Si il n'est pas excité il est à sa valeur minimale. Pour un champ scalaire, la valeur minimale peut-être 0 ou autre chose ça ne change rien à l'affaire. Ca pourrait éventuellement changer quelque chose à la constante cosmologique, et il y a des discussions dans ce sens, mais en réalité la constante étant elle même définie à une constante près, on a aucun moyen de savoir combien vaut l'état de plus basse énergie, et même si ça a un sens. Si vous voulez c'est comme de dire que les équations de maxwell sont partout les mêmes.

le champ de Higgs est très difficile à exciter, mais la matière interagit bien avec le champ de higgs sinon on n'espèrerait pas en avoir trouvé un signal. Une excitation du champ de higgs correspond à un boson de higgs, une excitation du champ électromagnétique correspond à un boson du champ électromagnétique: le photon, une excitation du champ gravitationnel correspond à un graviton etc...

je dirais a priori que oui la masse des particules changent selon la valeur du Higgs, mais je fais peut-être un contre sens, le Higgs apparait dans le terme de masse du lagrangien, or on fait tout mathématiquement pour que ce terme de masse corresponde aux observations:
http://en.wikipedia.org/wiki/Hierarc...The_Higgs_Mass

EDIT: oui bonne solution Deedee!! Ils n'ont pas le temsp d'interagir!! Enfin à supposer qu'on atteigne une énergie fantastique, ils pourraient éventuellement il me semble... Je crois quand même que l'image du Higgs qui se colle n'est pas très bonne, la masse se manifeste uniquement lors des accélération alors que la viscosité se manifest lors des vitesses. Déjà que ça n'est pas évident en connaissant les équations alors la vulgarisation...

[davitron]

Merci pour toutes ces patientes réponses.
Il me vient encore d'autres questions mais j'aurais peur de lasser

Je vais suivre avec attention ce sujet passionnant et celui qui s'annonce aussi passionnant, celui des neutralinos, que Science&Vie (oui, je sais...) avait évoqué récemment.

[davitron]

Ce que je crois avoir compris avec cet effort de vulgarisation, c'est ce rôle de porteur d'information que joue la particule associé à un champ.
Le champ définit un état d'une propriété (scalaire ou vectorielle) en chaque point de l'espace.
Lorsque ce champ change d'état par une excitation, l'onde qui est produite transporte d'une certaine façon l'information aux particules sensibles à ce champ, qui prennent alors en compte cette information (en changeant d'état ou de propriété).
Ainsi si le champ de Higgs changeait d'état, les particules sensibles à ce champ ne changeraient de masse qu'en recevant cette information d'un boson de Higgs.

Et si j'ai bien compris aussi, le cas de la gravitation est différent puisque le changement de la valeur du champ de gravitation a un effet immédiat. C'est peut-être cela qui caractérise un champ de tenseur.

Je suis informaticien, alors c'est peut-être avec cette notion de transmission d'information que j'appréhenderai le mieux cette théorie