Le boson de Higgs mis en évidence ?

[papy-alain]

Merci pour tes explications, Deedee, mais d'autres questions me viennent à l'esprit. Peut on dire que l'expansion crée en permanence de nouveaux bosons de Higgs ?
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[invite06459106]

Bonjour,
Je vais attendre tout comme toi une réponse, mais à-priori j'ai envie de dire non, alors je le dis.Pourquoi? l'expansion crée-t-elle en permanence des photons...?la réponse me semble bien etre non, pourquoi un autre champ (quel qu'il soit) ferait-il autrement...?
Cordialement,

[Amanuensis]

Non, car, cela va à l'encontre du principe de conservation de l'énergie, vérifié depuis longtemps et jamais mis en défaut.

Pas de chance... La RG va "à l'encontre du principe de conservation de l'énergie"...

[Gilgamesh]

Merci pour tes explications, Deedee, mais d'autres questions me viennent à l'esprit. Peut on dire que l'expansion crée en permanence de nouveaux bosons de Higgs ?

Sauf dans quelques situations astrophysiques extrêmes (au coeur d'un trou noir par exemple, ou lors de l'impact d'un rayon cosmique de haute énergie), il n'y a pas de bosons de Higgs réels dans l'univers. Seulement un champ de Higgs au repos.

[invitecaa8f314]

C'est un peu le meme principe que le champs éléctromagnétique ?

[papy-alain]

il n'y a pas de bosons de Higgs réels dans l'univers.

Bon, il n'y a qu'un champs au repos. En l'absence de toute particule pouvant interagir, qu'est ce qui caractérise concrètement, physiquement, un champs au repos ?

[papy-alain]

...Et de plus, je ne comprends vraiment pas ta dernière intervention, Gilgamesh. Tu dis que les bosons de Higgs ne peuvent apparaître que dans des situations extrêmes, comme dans un TN. Mais mon corps est plein de particules massives, et donc plein de bosons de Higgs. Qu'as tu voulu exprimer en disant cela ?

[invite06459106]

Re,

En l'absence de toute particule pouvant interagir, qu'est ce qui caractérise concrètement, physiquement, un champs au repos ?

l'état d'énergie le plus bas, mais non-nul.(comme tout champ à ce que j'en comprends).

...Et de plus, je ne comprends vraiment pas ta dernière intervention, Gilgamesh. Tu dis que les bosons de Higgs ne peuvent apparaître que dans des situations extrêmes, comme dans un TN. Mais mon corps est plein de particules massives, et donc plein de bosons de Higgs. Qu'as tu voulu exprimer en disant cela ?

Gilgamesh précisera, mais ton corps est composé de particules, qui sont "baignées" dans le champs de Higgs, et c'est l' interaction de celles-ci dans ce dernier qui donne la masse aux particules de ton corps.
Cordialement,

[Gilgamesh]

C'est un peu le meme principe que le champs éléctromagnétique ?

et en réponse également à papy :

C'est le même principe, la différence est que le champ EM est très facilement excitable vu qu'il produit des particules sans masse. Même à 2,73 K, il est encore plein de photons (observables, donc réels). Alors que pour exciter le champ de Higgs c'est à dire lui faire produire ses bosons, il faut une température de qq centaines de GeV. Comme en gros 1 eV = 10⁴ K, ça correspond à un milieu à 10¹⁵ K. Trouve un milieu dans l'univers à cette température !

Si les bosons étaient présents à basse énergie on n'aurait pas eu à dépenser tous ces moyens pour produire une machine qui précisément ne fait pas autre chose que produire ce genre de température.

Comme indiqué par didier, ce qui est présent en permanence, c'est le champ, vide, c'est à dire à son état d'énergie minimal (=sans particule), mais agissant par son couplage avec les autres particules.

a+

[Deedee81]

Salut,

Sauf dans quelques situations astrophysiques extrêmes (au coeur d'un trou noir par exemple, ou lors de l'impact d'un rayon cosmique de haute énergie), il n'y a pas de bosons de Higgs réels dans l'univers. Seulement un champ de Higgs au repos.

Qui plus est, le Higgs est instable. Donc, même si des Higgs "réels" (champs de Higgs excité) étaient créés (par un processus quelconque) ils disparaîtraient assez vite.

C'est un peu le meme principe que le champs éléctromagnétique ?

Oui.

Avec quelques différences notables (entre autre, le Higgs est instable et il a une très grande masse).

Bon, il n'y a qu'un champs au repos. En l'absence de toute particule pouvant interagir, qu'est ce qui caractérise concrètement, physiquement, un champs au repos ?

Que dire de plus que : il est dans son état fondamental. C'est kif pour le champ électromagnétique en l'absence de rayonnement, par exemple et....

...Et de plus, je ne comprends vraiment pas ta dernière intervention, Gilgamesh. Tu dis que les bosons de Higgs ne peuvent apparaître que dans des situations extrêmes, comme dans un TN. Mais mon corps est plein de particules massives, et donc plein de bosons de Higgs. Qu'as tu voulu exprimer en disant cela ?

et, pour continuer ce que je disais ci-dessus, cela n'empêche pas l'existence de particules virtuelles pouvant interagir avec des particules.

Dans le cas du champ électromagnétique cela se manifeste par l'effet Casimir, les forces de Van der Waals, le déplacement Lamb,... Pour le Higgs cela se manifeste par la masse des particules.

(je viens de voir le dernier message de Gilgamesh, ce que j'explique fait un peu redondance. A prendre donc comme reformulation )

[invite06459106]

Bojour,

(je viens de voir le dernier message de Gilgamesh, ce que j'explique fait un peu redondance. A prendre donc comme reformulation )

Bah et moi alors je pue???
(it's just a joke et n'amène bien sur aucune réponse)
Cordialement,

[papy-alain]

Mais l'état minimal du champ de Higgs est une valeur non nulle. Comment décrire cette énergie ?

[invite06459106]

Je ne comprends pas bien la question....Comment décrire une énergie potentielle?tout doit dépendre de ce que tu veux décrire, et de definir la ou les interaction(s),ce qui permet de choisir le couplage adéquat qui te donnera par calcul l'énergie, à mon avis.
Cordialement,

[papy-alain]

Je ne comprends pas bien la question....Comment décrire une énergie potentielle?tout doit dépendre de ce que tu veux décrire, et de definir la ou les interaction(s),ce qui permet de choisir le couplage adéquat qui te donnera par calcul l'énergie, à mon avis.
Cordialement,

Je voulais dire : quelle est la nature de cette énergie ? Comment, par exemple, la différencier de l'énergie du vide qui fait apparaître brièvement des particules virtuelles ?

[Deedee81]

EDIT vous répondez plus vite que moi les gars

(it's just a joke et n'amène bien sur aucune réponse)

Réponse quand même : désolé, en effet, tu avais aussi donné des (bonnes) réponses.

Mais l'état minimal du champ de Higgs est une valeur non nulle. Comment décrire cette énergie ?

Ach ! Grande question ! Qui ne concerne pas que le Higgs d'ailleurs, mais toute la théorie quantique des champs.
EDIT en complément, l'énergie du vide c'est l'énergie de tous les champs quantiques fondamentaux.

L'énergie du vide = l'énergie associée à l'état fondamental = l'infini ! (c'est la somme sur toutes les fréquences et en tout point de 1/2 h.nu, "l'énergie de point zéro", qu'on retrouve aussi un peu partout, notamment pour l'oscillateur).

Comme seules les variations d'énergie sont mesurables, en théorie quantique des champs (dans l'espace-temps de Minkowski) on évacue le problème en posant cette énergie à zéro (il y a une méthode technique rigoureuse appelée "ordre normal").

Notons que ce n'est plus vrai en espace-temps courbe. Ca peut alors devenir très compliqué, je suis justement en train de lire des bouquins qui traitent de ce sujet. L'énergie, plus exactement le tenseur énergie-impulsion, se plaçant à droite de l'équation d'Einstein, on ne peut pas bêtement le poser à zéro. Il faut alors calculer une valeur renormalisée, finie, avec les techniques "habituelles" de renormalisation. C'est plutôt dur dur. Les guillemets c'est à cause des aménagements parfois pas simple dans un espace-temps courbe de la théorie pour espace-temps plat. Il faut aussi s'assurer que ce tenseur renormalisé est bien celui qui doit intervenir dans la gravité. Mais là, on tombe dans les complications de la gravité quantique et ce n'est en réalité pas du tout lié au Higgs (le Birrel et Davies que je lis ne cite d'ailleurs pas une seule fois le mot "Higgs" ).

En présence d'autres particules pouvant interagir avec le Higgs ce n'est bien sûr plus l'état du vide. L'état contiendra au moins ces particules et cela ne consiste pas à juste "juxtaposer" l'état non vide de ces particules avec l'état du vide du Higgs à cause des interactions. Et même au repos ces particules vont subir des interactions avec des Higgs virtuels. L'état de l'espace de Fock |1 électron, 0 Higgs> n'est pas |1 électron> (+ Dirac) + |0 Higgs> (+ Klein-Gordon pour une particule scalaire) car il y a un terme d'interaction et dans la description de l'état on va avoir une décomposition faisant intervenir des états intermédiaires (virtuels) avec 1, 2, 3... Higgs.

Ce sont ces interactions qui donnent une masse (apparente) aux particules.

Tout cela fait intervenir la machinerie de la théorie quantique des champs en interaction avec les diagrammes de Feynman, les techniques de renormalisation, etc... C'est fort lourd et complexe mais j'espère malgré tout avoir expliqué clairement la situation.

Une analogie : les électrons se déplaçant dans un cristal ont une masse effective différente de la masse d'un électron libre à cause des interactions avec les atomes du cristal. Je ne sais pas si tu connais la théorie des semi-conducteurs.

[invite06459106]

De part la nature du champ.Sinon, pour n'importe quel champ étant dans un état minimal, l'énergie associée est potentielle.
L'énergie du vide, juste dit comme cela, sans plus de précision ne veut pas dire grand-chose, il faudrait, je pense, préciser de quel champ (énergie= état minimal) tu parles.
Cordialement,
Edit: bah là du coup Deedee, t'as été très rapide.... j'ai juste mis 4 lignes, quand je vois ton texte...houlà...vé m'acheter des doigts pour taper plus vite!!!

[invite06459106]

L'énergie du vide, juste dit comme cela, sans plus de précision ne veut pas dire grand-chose, il faudrait, je pense, préciser de quel champ tu parles.

Donc ce que je pensais sur ce point, au vu de ce qui a été écrit précedement est incorrect?
Cordialement,

[papy-alain]

L'énergie du vide, juste dit comme cela, sans plus de précision ne veut pas dire grand-chose, il faudrait, je pense, préciser de quel champ (énergie= état minimal) tu parles.

Je parlais des fluctuations du vide quantique, mises en évidence par l'effet Casimir.

[papy-alain]

Il doit être content, Mr Higgs.

Ah ben non, je viens de voir que ça l'a fait pleurer.

[Deedee81]

vé m'acheter des doigts pour taper plus vite!!!

Je tape avec dix doigts (j'ai suivi des cours de dactylo)

Donc ce que je pensais sur ce point, au vu de ce qui a été écrit précedement est incorrect?

Si, tu as raison, le champ peut intervenir dans l'énergie du vide.

- Pour un champ libre, le nombre d'états de polarisation intervient (par rapport à un champ scalaire, le champ EM faut multiplier par deux, et pour un champ de spineurs il faut multiplier par 2 ou 4, par exemple, par 4 pour le champ électron/positron : 2 polarisation x matière/antimatière = bispineurs à 4 composantes, pour un champ vectoriel massif non chargé : x 3).

- En présence d'interactions, ça peut devenir très compliqué. Par exemple, avec l'interaction avec le champ gravitationnel (connaissance récente, je suis en train de le lire ), ça dépend autant du champ gravitationnel que du couplage avec les champs de matière.

[invite06459106]

Ok, merci des précisions.
Cordialement,

[invitecaa8f314]

le champ EM est très facilement excitable vu qu'il produit des particules sans masse. Même à 2,73 K, il est encore plein de photons (observables, donc réels). Alors que pour exciter le champ de Higgs c'est à dire lui faire produire ses bosons, il faut une température de qq centaines de GeV. Comme en gros 1 eV = 10⁴ K, ça correspond à un milieu à 10¹⁵ K. Trouve un milieu dans l'univers à cette température !

Je ne chercherais pas un milieu mais plutot une époque pour trouver cette température Il doit être costaud le LHC pour pas se cramer à 10¹⁵ K! Ca equivaudrait a la température de koi ? le coeur d'une étoile a proton ?

Elle commence a devenir très pointue la discussion ! Je suis un peu larguée, pourtant le langage mathématique qui m'est inconnu n'est même pas venu pointé le bout de son nez !

Ai-je bien compris si je dis que l'exitation du vide, donc des champs au repos qui le composent, font apparaitre des bosons, a basse énergie on a des photon qui sortent du champs EM et a haute énergie des Higgs qui sortent du champs de Higgs. Il faut voir ces champs comme des clqques superposé qui constituent ce vide, ou tous ces champs ne sont qu'un meme champs qui réagit différement selon l'énergie qui interragit avec ?
Y-a-t-il d'autres champs ? Tous les champs généère-t-il des Bosons ? A une énergie infiniment élevé, veriont nous apparaitre d'autre particules ? des nouveau bosons ultra massif (ou ultra energetique, car d apres ce que jai compris, cest kif-kif).
Toutes les particulent proviennent elles de l'exitation des champs ?
J'ai cru comprendre également que les bosons ne sont pas nécéssaire pour expliquer la masse... par ex, la masse d'uin proton vient de l'interaction entre quark et gluons, et n'a pas besoin des bosons de higgs...

[papy-alain]

Je ne sais pas quel sens il faut donner à cette température de 10¹⁵k. Le monde dans lequel on vit n'atteint nulle part cette température, et pourtant les bosons de Higgs y sont présents partout, puisque tout à une masse. Si Gilgamesh ou Deedee pouvait détailler, ce serait bien, car je comprends de moins en moins.
D'autre part, je me dis que dans l'espace qui nous entoure, des tas de champs (électromagnétique, gravitationnel, Higgs, vide quantique, etc.) se chevauchent, s'interpénètrent, sans toujours interagir entre eux. Et je me dis que cela génère des tas de combinaisons possibles, que l'expérience n'a pas encore pu étudier. Par exemple, sait on ce qui se passe pour les paires particule/antiparticule générées par les fluctuations du vide quantique avec le champ de Higgs ? Acquièrent elles momentanément une masse ou pas ?

[invite06459106]

Re,

et pourtant les bosons de Higgs y sont présents partout, puisque tout à une masse. Si Gilgamesh ou Deedee pouvait détailler

Je ne suis ni l'un ni l'autre mais je réponds quand meme.Non, il n'y a pas de boson de Higgs partout, c'est meme pratiquement le contraire vu l'énergie requise, par contre le champ de Higgs est présent partout.
Cordialement,

[Deedee81]

Salut,

Je ne chercherais pas un milieu mais plutot une époque pour trouver cette température Il doit être costaud le LHC pour pas se cramer à 10¹⁵ K! Ca equivaudrait a la température de koi ? le coeur d'une étoile a proton ?

(étoile à neutrons, pas à protons )

Faudrait vérifier la température de ces bêbêtes sur le net.

Mais pour le LHC, pas de problème, cela ne concerne que quelques particules. Pas de quoi faire cuire un œuf

Oui, des Higgs libres il a dû en exister au début du BigBang. Mais comme le Higgs est instable, il n'en reste plus rien.

Ai-je bien compris si je dis que l'exitation du vide, donc des champs au repos qui le composent, font apparaitre des bosons

Oui, ces excitations pouvant être provoquées par divers phénomènes. En plus, tu as aussi les "fluctuations" (particules virtuelles, qui apparaissent et disparaissent tout de suite).

a basse énergie on a des photon qui sortent du champs EM et a haute énergie des Higgs qui sortent du champs de Higgs.

Oui.

En particulier, les photons étant sans masse, il sont facile à créer (ils peuvent exister avec une énergie minuscule). Heureusement pour notre éclairage

Il faut voir ces champs comme des clqques superposé qui constituent ce vide, ou tous ces champs ne sont qu'un meme champs qui réagit différement selon l'énergie qui interragit avec ?

Hé bien, actuellement c'est décrit comme des champs différents. Mais qui sait ? La théorie des cordes décrit tout ça comme un seul champ (le "champ de corde").

Y-a-t-il d'autres champs ? Tous les champs généère-t-il des Bosons ?

Il y a un champ par particule élémentaire. Et toutes ne sont pas des bosons. Les électrons sont des fermions. Le champ s'appelle champ électronique ou champ de Dirac.

A une énergie infiniment élevé, veriont nous apparaitre d'autre particules ? des nouveau bosons ultra massif (ou ultra energetique, car d apres ce que jai compris, cest kif-kif).

Oui, du moins s'il existe de tels particules élémentaires hyper massives. Mais on peut aussi créer des particules composites lourds (composées de deux ou trois quarks). Au LHC on a mis en évidence un méson très lourd qui manquait encore au bestiaire des particules observées.

Toutes les particulent proviennent elles de l'exitation des champs ?

Dans le Modèle Standard des particules, oui. La théorie à la base est la Théorie Quantique Relativiste des Champs, qui modélise toutes les particules comme des champs (l'objet fondamental est le "champ", les particules n'étant que des états excités).

J'ai cru comprendre également que les bosons ne sont pas nécéssaire pour expliquer la masse... par ex, la masse d'uin proton vient de l'interaction entre quark et gluons, et n'a pas besoin des bosons de higgs...

Pas nécessaire pour expliquer toute la masse.

En effet, la masse d'un proton vient essentiellement de l'interaction forte/de couleur entre quarks et gluons. Une petite fraction seulement vient de la masse des quarks (qui, elle, viendrait du Higgs).

La masse d'un objet c'est toujours la masse de ses constituants plus l'énergie de liaison divisé par c² (relativité oblige). Généralement la masse totale est plus petite que la masse des constituants car l'énergie de liaison est normalement négative (état lié). C'est ce qu'on appelle le "défaut de masse" en physique nucléaire (= énergie libérée par les réactions nucléaires). Mais pour le proton et le neutron, je ne suis pas expert de la chromodynamique quantique donc à confirmer, cette énergie de liaison est positive et très grande l'ensemble restant lié à cause du mécanisme de confinement (l'interaction forte/de couleur est l'inverse des autres : elle augmente avec la distance, un objet portant une charge de couleur ne peut donc exister isolé, les forces d'interaction auraient tôt fait de ramener d'autres particules ou même d'en créer, et on a toujours un objet composite de charge nulle, comme le proton, le neutron, les mésons, etc.)

[Deedee81]

Par exemple, sait on ce qui se passe pour les paires particule/antiparticule générées par les fluctuations du vide quantique avec le champ de Higgs ? Acquièrent elles momentanément une masse ou pas ?

Ca va un peu loin pour ma petite tête

En tout cas, dans la théorie (sans Higgs), on inclut bien la masse propre. Et ça marche super bien. Donc, je suppose que le Higgs doit intervenir à tout moment.

[Deedee81]

pourtant les bosons de Higgs y sont présents partout

Le champ de Higgs est présent partout, éventuellement dans son état fondamental (nombre de particules = 0).

Les particules ("réelles", comme les photons sortant d'une lampe de poche) ne sont que des excitations de ce champ.

Mais même dans son état fondamental, cela ne l'empêche pas d'être partout présent.
(enfin, bon, j'ai une façon un peu différente de voir les choses mais nettement plus compliquées à vulgariser, donc j'emploie la description "standard").

[Gilgamesh]

Je dirais pareil

(enfin un message court)

[Deedee81]

Trop tard pour corriger :

Au LHC on a mis en évidence un méson très lourd qui manquait encore au bestiaire des particules observées.

[papy-alain]

Mais oui, mais finalement, quand le champ de Higgs est localement excité par la présence d'une particule, y a-t-il présence d'un boson de Higgs ou pas ?