Le boson de Higgs mis en évidence ?

[Gilgamesh]

Trop tard pour corriger :

non, non
-----

[invitecaa8f314]

(étoile à neutrons, pas à protons )

oooups

[Gilgamesh]

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 ?

Si les particules n'ont pas l'énergie adéquat (>100 GeV) le champ de Higgs restera dans sont état fondamental.


a+

[papy-alain]

Si les particules n'ont pas l'énergie adéquat (>100 GeV) le champ de Higgs restera dans sont état fondamental.


a+

Ce qui veut dire qu'une particule n'ayant pas cette énergie ne peut acquérir de masse ?

[invite6c093f92]

Non, cela veut dire que il faut une énergie >100Gev pour qu'un boson de Higgs "apparaisse", excite le champ de Higgs.Un électron a une masse, et est d'énergie moindre(et de très très loin...).(si j'ai saisis hein...).

[Deedee81]

Ce qui veut dire qu'une particule n'ayant pas cette énergie ne peut acquérir de masse ?

Non, rien à voir. A nouveau, il ne faut pas confondre particule virtuelle et réelle.

Deux charges électriques statiques s'attirent (ou repoussent) par l'échange de photons virtuels mais aucun photon "réel" n'est créé (dans le cas statique). Ils n'émettent pas de lumière.

C'est la même chose avec le Higgs (enfin, bon, c'est pas un médiateur de force). Une particule peut interagir avec des Higgs virtuels (existant un temps extrêmement court vu leur masse élevée = principe d'indétermination de Heisenberg) sans devoir créer un Higgs libre (Higgs "réel", Higgs qui se propage jusqu'à sa désintégration) = beaucoup d'énergie nécessaire.

Et l'intensité de cette interaction définit la masse (qui est a priori totalement différente de celle du Higgs, plus petite ou plus grande => à confirmer pour le plus grande).

[papy-alain]

Cette notion de particule virtuelle m'a toujours laissé rêveur. Pour moi, la définition de virtuel est ce qui n'existe pas.

[invitecaa8f314]

La masse c'est donc l'interaction avec le champ de higgs et non la génération du boson de higgs, right ? La génération du boson de higgs permet juste de mettre en évidence l'existence du champs de Higgs ?

[Deedee81]

Cette notion de particule virtuelle m'a toujours laissé rêveur. Pour moi, la définition de virtuel est ce qui n'existe pas.

Les termes "réels" et "virtuels" sont sans doute assez malheureux, mais, bon, on ne refait pas l'histoire (en plus, dire "les particules virtuelles existent" est aussi délicat vu qu'on peut toujours interpréter le formalisme mathématique d'un tas de manière, mais, bon, restons simple Comme je disais plus haut, je reste dans l'explication "bateau" habituelle).

Virtuels veut seulement dire : créé et détruit au cours du processus étudié et donc non observé directement (puisqu'elle disparait avant la fin du processus).

Il y a aussi des distinctions techniques mais qui sont liées à l'usage et les circonstances (ayant une durée de vie finie, le principe d'indétermination permet une violation "passagère" de la conservation de l'énergie, une particule virtuelle peut même avoir une énergie négative).

Imagine que j'envoie du courrier en chine et que celui-ci passe par un service de traduction français - chinois. Mais dans ce service ils n'ont que des locuteurs français - anglais et anglais - chinois. Ils traduisent donc ma lettre en anglais, lettre détruite après pour des raisons de confidentialité. La lettre est virtuelle pour nous (le physicien), pour moi (l'appareil émettant les particules initiales) et pour mon correspondant chinois (le détecteur mesurant les particules finales).

[Deedee81]

La masse c'est donc l'interaction avec le champ de higgs et non la génération du boson de higgs, right ? La génération du boson de higgs permet juste de mettre en évidence l'existence du champs de Higgs ?

Comme dirait un physicien russe féru d'équitation : da da

Oui aux deux questions.

[invite6c093f92]

Pour toi, peut-etre, pourtant une particule virtuelle se propage bel et bien il me semble, donc "existe", ok pendant un temps tellement bref que l'on ne peut rien en faire niveau observation(d'ou le virtuel), mais engendre bien des manifestations observables.(interactions fondamentales, rayonnement Hawking, ect...).
Edit: croisement avec Deedee....pourtant j'ai rajouté des doigts mais pas encore assez.....)

[papy-alain]

Edit: croisement avec Deedee....pourtant j'ai rajouté des doigts mais pas encore assez.....)

T'as essayé avec les orteils ?

Les termes "réels" et "virtuels" sont sans doute assez malheureux, mais, bon, on ne refait pas l'histoire (en plus, dire "les particules virtuelles existent" est aussi délicat vu qu'on peut toujours interpréter le formalisme mathématique d'un tas de manière, mais, bon, restons simple Comme je disais plus haut, je reste dans l'explication "bateau" habituelle).

Virtuels veut seulement dire : créé et détruit au cours du processus étudié et donc non observé directement (puisqu'elle disparait avant la fin du processus).

Il y a aussi des distinctions techniques mais qui sont liées à l'usage et les circonstances (ayant une durée de vie finie, le principe d'indétermination permet une violation "passagère" de la conservation de l'énergie, une particule virtuelle peut même avoir une énergie négative).

Imagine que j'envoie du courrier en chine et que celui-ci passe par un service de traduction français - chinois. Mais dans ce service ils n'ont que des locuteurs français - anglais et anglais - chinois. Ils traduisent donc ma lettre en anglais, lettre détruite après pour des raisons de confidentialité. La lettre est virtuelle pour nous (le physicien), pour moi (l'appareil émettant les particules initiales) et pour mon correspondant chinois (le détecteur mesurant les particules finales).

Peut on simplifier en disant qu'une particule virtuelle doit exister pour trouver une solution mathématique, mais qu'elle ne peut être expérimentalement détectée ?

[invitecaa8f314]

il me semble que l'interaction est la particule virtuelle, donc elle existe, on ne l'observe pas directement mais juste ses effets, ce n'est donc pas uniquement une solution mathématique.

[papy-alain]

il me semble que l'interaction est la particule virtuelle, donc elle existe, on ne l'observe pas directement mais juste ses effets, ce n'est donc pas uniquement une solution mathématique.

Je veux bien, mais est on sûr de toujours devoir passer par un type bien précis de particule pour toutes les interactions ? Que se passera-t-il si un jour on se rend compte qu'on ne pourra jamais prouver l'existence du graviton ? La nature même de l'interaction gravitationnelle n'en resterait elle pas, alors, un grand mystère de la nature ?

[Deedee81]

Peut on simplifier en disant qu'une particule virtuelle doit exister pour trouver une solution mathématique, mais qu'elle ne peut être expérimentalement détectée ?

Oui.

Certains considèrent que c'est juste un objet mathématique faisant partie de la modélisation. Je serais beaucoup plus prudent (j'avais déjà donné des exemples permettant de dire ": particule virtuelle / particule réelle, même combat" par comparaison de deux processus). Mais ça reste délicat (d'autant que l'on a des états superposés, d'autant que le concept de particule est délicat, etc...) et ça dépend même de l'interprétation de la MQ avant même de songer à interpréter la théorie des champs.

Mais, bon, c'est de l'interprétation = ontologie = à la limite de la physique. On peut faire "comme si" et parler des particules virtuelles sans se gêner puisqu'elles sont présentes dans le modèle et que celui-ci fonctionne très bien.

il me semble que l'interaction est la particule virtuelle, donc elle existe, on ne l'observe pas directement mais juste ses effets, ce n'est donc pas uniquement une solution mathématique.

Point de vue opposé à celui que je citais mais qui se vaut aussi selon moi. Mais on peut toujours modéliser autrement, sans particule virtuelle (on n'a ça qu'avec le calcul perturbatif ... qui n'est justement qu'un outil de calcul ... et leur contrepartie : les diagrammes de Feynman). Les formulations non perturbatives ne font pas appel aux particules virtuelles mais souvent à des trucs encore plus abstraits.

Après tout, la jauge fait partie de la description du champ électromagnétique (on ne peut pas l'éviter) mais elle est non physique (on la fixe arbitrairement pour les calculs). Tout ce qui est math n'est pas physique.

Bref, c'est pas simple. Mais comme je disais plus haut, on peut faire "comme si", et, au moins, la description avec les diagrammes de Feynman et les particules virtuelles sont très visuelles.

=> je n'hésite pas à parler de particules virtuelles.

[Deedee81]

La nature même de l'interaction gravitationnelle n'en resterait elle pas, alors, un grand mystère de la nature ?

Elle l'est déjà

[papy-alain]

Elle l'est déjà

Oui, enfin, pour l'instant... Voyons d'abord ce que les expériences LIGO et VIRGO peuvent nous apporter.

[Deedee81]

Oui, enfin, pour l'instant... Voyons d'abord ce que les expériences LIGO et VIRGO peuvent nous apporter.

Ca prouvera l'existence d'O.G. (dont peu de physiciens doivent douter vu qu'on a des observations indirectes avec les pulsars binaires). Mais pas l'existence de gravitons.

[papy-alain]

Ca prouvera l'existence d'O.G. (dont peu de physiciens doivent douter vu qu'on a des observations indirectes avec les pulsars binaires). Mais pas l'existence de gravitons.

En effet. Prouver que le graviton existe, c'est une autre paire de manches. Et s'il s'agit bien d'un boson de jauge, minuscule, sans masse, sans charge, comment pourrait on le détecter ?

[invite6c093f92]

[hs on]

T'as essayé avec les orteils ?

Bah c'est eux que j'utilise puisque je tape comme un pied, bon je vais passer aux membres supèrieurs [hs off]

[Deedee81]

Salut,

En effet. Prouver que le graviton existe, c'est une autre paire de manches. Et s'il s'agit bien d'un boson de jauge, minuscule, sans masse, sans charge, comment pourrait on le détecter ?

Le photon aussi est sans masse et sans charge

Pour le détecter (directement, en tant que particule, car évidemment les effets gravitationnels ils ne sont pas invisibles ) il faut des énergies considérables, dans ce cas les collisions dans un accélérateur peuvent créer des particules par l'intermédiaire des gravitons. L'énergie nécessaire est de l'ordre de l'énergie de Planck. Typiquement, avec la technologie actuelle, il faudrait un accélérateur linéaire de la taille de la galaxie (environ un milliard de milliards de kilomètres).

Un autre effet est le rayonnement des trous noirs : il ne devrait pas être strictement thermique à cause de la gravitation quantique. Mais pour détecter ça il nous faudrait de petits trous noirs (les gros ne rayonnement pas assez) et pour les produire, rebelote, il faut des énergies considérable (et en plus, ce ne serait peut-être pas sans danger !!!)

Mais il existe probablement des effets à plus basse énergie plus facile à détecter, par exemple à travers les fluctuations de la géométrie de l'espace-temps. J'ai lu un article d'un chercheur qui tente actuellement de détecter de tels effets (avec un système de type interféromètre, comme pour la détection des ondes gravitationnelles, mais ici le principe est un peu différent et conçu aussi pour soustraire toutes les autres fluctuations, dont les thermiques). L'article m'a laissé un peu dubitatif, je pense au vu de ce que j'ai lu que c'est encore hors de notre portée. Mais peut-être pas pour si longtemps. C'est évidemment une détection indirecte mais elle serait convaincante.

Bref, c'est difficile mais la science est en marche

[papy-alain]

Bonjour Deedee, bonjour à tous.

Il me laisse un peu perplexe, ton gars avec son interféromètre. Détecter une fluctuation locale de la géométrie de l'espace-temps, alors que la durée de cette fluctuation est peut être proche du temps de Planck et que son effet porte peut être sur une distance de l'ordre de la distance de Planck, il a bien du courage (ou du temps à perdre). Personnellement, je ne comprends rien au phénomène de la gravitation. Tu fais la comparaison avec un photon, qui, il est vrai, a des caractéristiques communes avec le graviton, c'est la même famille de particules. Mais la nature de l'énergie transportée est complètement différente. Le photon emprunte de l'énergie au détriment de sa source émettrice, alors que l'émission de gravitons ne semble pas affecter le bilan énergétique de la source émettrice. Corrige moi si je me trompe, mais il y a là un grand mystère pour moi.

[Deedee81]

Il me laisse un peu perplexe, ton gars avec son interféromètre.

Bon, je vois que même sans donner le détail de l'article, cela fait douter. Je me sens moins seul

Mais la nature de l'énergie transportée est complètement différente. Le photon emprunte de l'énergie au détriment de sa source émettrice, alors que l'émission de gravitons ne semble pas affecter le bilan énergétique de la source émettrice.

Si, si, c'est bien la même chose. Mais tu compares les mauvais phénomènes entre eux.
Je vais détailler les différents cas, ce sera plus simple.

- Interaction statique.
-- Exemple interaction électrostatique entre deux charges immobiles
--- Classique : champ électrique
--- Quantique : échange de photons virtuels, dans les deux sens, pas de changement dans l'énergie
-- Exemple interaction gravitationnelle entre deux corps immobiles
--- Classique : déformation de l'espace-temps entre les deux
--- Quantique : échange de gravitons virtuels, dans les deux sens, pas de changement dans l'énergie
- Interaction dynamique
-- Exemple, émission de lumière par une lampe
--- classique : émission d'une onde électromagnétique
--- quantique : émission de photons "dit réels", modification de l'énergie
-- Exemple, émission de gravitation par des corps accélérés (+ ..., voir ci-dessous)
--- Classique : émission d'ondes gravitationnelles
--- Quantique : émission de gravitons "dit réels", modification de l'énergie

Met le sous forme de tableau, ce sera plus clair

Petite différence (pas la seule, loin de là, mais importante dans cette comparaison) entre les deux. Le "+ ..." ci-dessus. J'ai pris des exemples assez extrême : statique et carrément une émission. Que se passe-t-il dans le cas stationnaire, disons par exemple deux objets en mouvement circulaire l'un autour de l'autre ?

Là on va avoir une différence mais ceci est dû au fait que l'électromagnétisme est vectoriel (photon spin 1) et la gravitation tensorielle (graviton spin 2, c'est fort bien illustré dans le MTW, tu peux représenter une onde EM classique par son champ électrique qui oscille telle une vague en avançant, par exemple de haut en bas pour une polarisation verticale. Une onde gravitationnelle avance différemment. Par exemple, si on représente sa propagation comme un long tuyau, le tuyau est alternativement compressé verticalement puis horizontalement).

Mais peu importe ces considérations technico-complicatoires (ça se dit ça ? )

Dans le cas des corps en orbite, on a bien une accélération et si c'est deux charges, cela va entrainer l'émission d'une onde EM (rayonnement dit de freinage). On est dans le cas 2.

Pour des corps en orbite gravitationnelle, on a une accélération mais.... pas d'onde gravitationnelle. Il faut une asymétrie dite quadrupolaire (ça ne doit pas être parfaitement sphérique, circulaire,... L'équivalent en électromagnétisme est les aimants quadrupolaires au lieu de deux pôles comme un aimant classique ou comme la Terre)

Mais ça n'empêche pas la comparaison, au moins lorsque les situations sont semblables du point de vue phénoménologique.

Autre différence capitale qui rend le graviton, je ne dirais pas douteux, mais au moins quelque chose de plus insaisissable que le photon (et je ne parle pas de sa détection mais bien du concept lui-même). La théorie des gravitons n'est pas renormalisable. Pour éliminer les infinis de la théorie quantique il faudrait fixer par la mesure une infinité de paramètres (c'est non seulement impossible mais ça empêche la théorie d'être prédictive, du moins en partie, y a encore moyen de moyenner comme on dirait chez nous, c'est la théorie des lagrangiens effectifs où... enfin, bon, peu importe).

Personnellement, j'ai toujours considéré que :
- le graviton en champ faible n'a aucune chance d'être détecté directement
- le graviton en champ fort peut-être détecté mais dans cette situation extrême le concept même de particule perd tout sens
- il peut rester un outil de calcul intéressant (par exemple, les corrections à une boucle à la relativité générale)
- on pourrait détecter des effets indirects en champ faible qu'on attribuerait à un graviton mais qui est juste une manifestation des effets quantiques sur la géométrie

Bref, je ne donne pas le même statut ontologique au graviton qu'au photon. Statut basé sur des comportements théoriques.

Mais ça, c'est une opinion personnelle, ni la théorie, ni l'expérience, ne permettent de trancher. C'est pas assez mature. Je peux donc totalement me tromper.

[papy-alain]

Merci pour ces explications très détaillées, Deedee. Mais un point me semble toujours obscur, et cela concerne pourtant le cas le plus simple :

-- Exemple interaction gravitationnelle entre deux corps immobiles
--- Classique : déformation de l'espace-temps entre les deux
--- Quantique : échange de gravitons virtuels, dans les deux sens, pas de changement dans l'énergie

Cela voudrait signifier que le bic qui est sur mon bureau émet autant d'énergie gravitationnelle que celle qu'il reçoit de la Terre. Est ce bien logique ?

[Deedee81]

Cela voudrait signifier que le bic qui est sur mon bureau émet autant d'énergie gravitationnelle que celle qu'il reçoit de la Terre. Est ce bien logique ?

Pas plus illogique que la force de gravitation qui elle aussi est symétrique

C'est un échange et il dépend des deux partenaires, quel que soit le sens.

[papy-alain]

Oui, non, mais attends, il y a un truc qui ne va pas, là. L'intensité des ondes gravitationnelles émises par mon bic est proportionnelle à sa masse, d'accord ? Si maintenant je place mon bic à 6000 km de la Terre, il va toujours émettre la même quantité d'énergie, mais il va en recevoir quatre fois moins que quand il était sur bon bureau, d'accord ? L'échange ne peut pas être équilibré, ça me paraît impossible. Et, à la limite, un corps massif isolé dans un immense espace intergalactique va émettre une grande quantité d'ondes gravitationnelles et ne recevra rien, ou presque rien en retour.

[invite6c093f92]

Bonjour,
J'éfface, remarque inadéquate....
Cordialement,

[Deedee81]

Oui, non, mais attends, il y a un truc qui ne va pas, là. L'intensité des ondes gravitationnelles émises par mon bic est proportionnelle à sa masse, d'accord ? Si maintenant je place mon bic à 6000 km de la Terre, il va toujours émettre la même quantité d'énergie, mais il va en recevoir quatre fois moins que quand il était sur bon bureau, d'accord ?

Attention, ce n'est pas des ondes gravitationnelles (cas statique). Mais ça ne change rien.

Les gravitons échangés, c'est un échange. Il faut deux partenaires. Ton bic à 6000 km va échanger nettement moins de gravitons avec la Terre.

C'est la même chose pour des charges électriques et l'échange de photons virtuels.

Ca peut paraitre bizarre, mais là on est dans la MQ et la MQ est toujours bizarre (en outre, n'oublions pas que cette description en termes d'échanges de particules virtuelles fait partie du formalisme mathématique de la théorie des perturbations. Il se peut que son interprétation physique directe soit limitée).

Voir aussi ici (je donne quelques liens car d'autres peuvent expliquer différemment et ça peut être plus clair, ça ne concerne pas le graviton, mais c'est exactement le même principe. Désolé si je n'arrive pas à être plus clair et convaincant).

http://fr.wikipedia.org/wiki/Particule_virtuelle

A noter que dans cette description : on ne précise même pas le sens !!!!! Et pour avoir l'interaction il faut faire la somme sur tous les échanges possibles (toutes les valeurs de l'impulsion du photon, autant avec des énergies positives que négatives).

Amusant : ces diagrammes c'est moi qui les avait dessiné (mais l'article n'est pas de moi)

Il y a aussi :
http://www.astrosurf.com/luxorion/qu...articules3.htm

Il y a même moyen, en utilisant le principe d'indétermination et quelques petits ingrédients (mc² pour des particules massives échangées) de montrer qualitativement et grossièrement la portée des interactions et l'évolution en 1/r² pour l'échange de particules de masse nulle.
http://forums.futura-sciences.com/ph...ml#post1347638

(explication que j'avais déjà lue ailleurs mais que certains n'aiment pas, la réponse de Coincoin est claire ! Il n'a pas tort, c'est TRES grossier, mais moi j'aime bien , je te laisse en juger)

[papy-alain]

Je ne peux comprendre ce principe d'échange équilibré que dans le seul cas où l'on considère le graviton comme une particule virtuelle qui, dans ce cas, n'existe peut être pas. Et finalement, je doute de plus en plus de son existence réelle. D'ailleurs, comment un graviton pourrait il sortir d'un TN (puisqu'il y a échange) alors qu'un photon ne le peut pas ? Tout ceci est fort abstrait dans la mesure où, jusqu'à présent, le graviton ne fait partie que de l'imagination des physiciens et je doute fort qu'on arrive à prouver un jour qu'il est réel.

[Deedee81]

D'ailleurs, comment un graviton pourrait il sortir d'un TN (puisqu'il y a échange) alors qu'un photon ne le peut pas ?

Ca on en avait déjà parlé (c'était pas avec toi ?). Ce n'est pas avec l'intérieur du TN que le graviton est échangé mais avec la matière de l'étoile qui s'est effondrée (dilatation du temps extrême, pour un observateur lointain qui arriverait à regarder l'étoile, il ne verrait jamais l'horizon des événements se former.... si ce n'est que le nombre de photons reçus diminue très vite et en plus avec un décalage Doppler énorme, mais c'est juste un problème pratique).

A noter que dans le rayonnement de Hawking, celui-ci ne sort pas non plus de l'intérieur du TN.

Ceci dit, la description par les gravitons de l'attraction d'un TN, hum, je prendrais ça avec des pincettes grosses comme un paquebot. Déjà que l'interprétation par les gravitons est imparfaite (because non renormalisable) et adaptée à des espaces-temps bien sages (perturbations d'une métrique d'espace-temps données... généralement Minkowski mais ce n'est pas obligatoire). Alors, dans un cas aussi extrême..... ouch.

Et cette explication ne marche pas pour les "TN éternels" (qui n'existent probablement pas dans la nature mais qui sont une solution de la RG, donc si on RGquantifie en gravitons....)

Hum... et si les gravitons étaient échangés avec les gravitons "gelés" autour du TN (les gravitons interagissent avec eux-mêmes) ???? Enfin, bon, je vais finir pas spéculer gravement là

Tout ceci est fort abstrait dans la mesure où, jusqu'à présent, le graviton ne fait partie que de l'imagination des physiciens et je doute fort qu'on arrive à prouver un jour qu'il est réel.

En tout cas pas directement (comme on peut le faire avec le photons). C'est-à-dire en mesurant la "granularité" des ondes gravitationnelles (comme Einstein qui a mis en évidence la "granularité" de la lumière avec l'effet photoélectrique).

Et oui, c'est très abstrait. Et en plus dans un domaine théorique qui pose bien des problèmes.

Si tu veux bien, donne moi quand même ton avis sur le lien "lien entre la loi de Coulomb et la masse du photon" (qui a avoir avec les particules virtuelles mais pas spécialement le graviton).