Question sur l'unification des forces

[invite6f735bcb]

Bonjour
Voilà on parle bcp de l'unification des 4 forces fondamentale mais pourquoi les physiciens pensent t-ils que cela est possible? Peut on envisager que cette unification ne soit pas réalisable?
Merci
-----

[vanos]

Bonjour
Voilà on parle bcp de l'unification des 4 forces fondamentale mais pourquoi les physiciens pensent t-ils que cela est possible?

Bonjour,

Ils (les physiciens)le pensent parce que c'est très tentant:

-La relativité générale est boiteuse car elle ne peut franchir le mur de Planck, ni expliquer la matière noire, ni l'énergie noire; on lui (la relativité) a donné une béquille qu'on a appelé "constante cosmologique" pour faire passer les observations que la relativité n'avait prévu mais ce n'est pas vraiment satisfaisant. Disons en passant que cette fameuse "constante" a comme particularité de pouvoir varier.
-La physique de l'infiniment grand n'est pas compatible avec la physique de l'infiniment petit (physique quantique).

Pour un physicien c'est très embêtant et qu'une théorie du tout ferait passer tout cela, c'est pourquoi il la cherche désespérément.

Remarquons aussi que fameux "boson de Higgs" est au "système standard" ce que la "constante cosmologique" est à la "relativité générale" : une béquille.
Car le "modèle standard" coince un peu dans la description fine de la matière.
C'est aussi pourquoi on cherche tout aussi désepérément. Si par malheur le LHC ne le trouvait pas, ce "boson de Higgs" resterait ce qu'il est aujourd'hui : une vue de l'esprit.

Amicalement.

[deep_turtle]

Peut on envisager que cette unification ne soit pas réalisable?

Oui on peut, mais personne n'a été capable de le démontrer, du coup faut essayer !

[BioBen]

Ils (les physiciens)le pensent parce que c'est très tentant:

L'une des raisons fondamentale c'est aussi que quand on regarde comment les constantes de couplage (l'intensité de chacune des 3 forces quantiques : EM, faible et forte) on voit qu'elles se rejoignent [presque] a un certain niveau d'energie.
http://eands.caltech.edu/photos/LXVII3/Unification.jpg

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6f735bcb]

Bonjour,


-La physique de l'infiniment grand n'est pas compatible avec la physique de l'infiniment petit (physique quantique).

.

Mais est ce possible justement que en fait il y ai incompatibilité fondamentale. C'est à dire que cette unification soit purement et simplement impossible et que la gravité ne "rejoigne" jamais les autres lois ou est ont sur qu'elle doivent se rejoindre.
Ça apparaitrait bizare mais c'est une question que je me posais

[vanos]

L'une des raisons fondamentale c'est aussi que quand on regarde comment les constantes de couplage (l'intensité de chacune des 3 forces quantiques : EM, faible et forte) on voit qu'elles se rejoignent [presque] a un certain niveau d'energie.

Bonsoir,

Justement, ce "[presque]" c'est là où le bât blesse, au delà d'une certaine énergie (1 TeV) le modèle standard perd les pédales (il donne des réponses aberrantes) c'est là que vient se placer le fameux "boson de Higgs" pour faire passer la pilule.

Salut.

P.S.
Dans mon post précédent sur ce sujet (le 11/05/08, 18h45) je me suis aperçu que j'avais écrit "système standard" au lieu de "modèle standard", quand j'ai voulu rectifier il était trop tard.
Si un modérateur voulait bien corriger cette petite bévue, merci beaucoup.

[b1a2s3a4l5t6e7]

Salut ,oui cela est certainement possible et ce n'est pas nécessaire de connaitre en détail chacune de ces forces , le lien commun est l'espace qu'on connait si peu,et pourtant la longueur qui est proportionel a la racine cubique d'un volume d'espace est bien inclus dans la premiere
loi de Newton :
force =ma
a= [d(V)]/d(t)
V=(longueur)/t
longueur est proportionel a la racine cubique d'un volume d'espace

Vous connaissez tous ces formules.
Et je ne veut pas élaboré plus ,mais j'insiste sur le fait qu'on doit connaitre
mieux l'espace pour tres bien connaitre le lien entre toute les forces.

[BioBen]

c'est là que vient se placer le fameux "boson de Higgs" pour faire passer la pilule.

Hmmm je ne vois pas exactement de quoi tu parles. Le boson de Higgs ne modifie pas les constantes de couplage, la supersymmetrie si (et c'est -entre autres- pour ca qu'on s'est dit que on tenait peut-etre la une vraiment bonne idee).

[invite6f735bcb]

Merci pour vos réponse

[vanos]

je ne vois pas exactement de quoi tu parles. Le boson de Higgs ne modifie pas les constantes de couplage, la supersymmetrie si (et c'est -entre autres- pour ca qu'on s'est dit que on tenait peut-etre la une vraiment bonne idee).

Bonjour,

Le boson de Higgs est encore une théorie pour pallier aux incohérences du modèle standard aux très hautes énergies.
Quant à la "susy" n'est que pure théorie, toute nouvelle, dont on jamais rien observé, c'est un peu l'équivalent de la théorie des cordes pour l'infiniment grand.

Ciao.

[BioBen]

Le boson de Higgs est encore une théorie pour pallier aux incohérences du modèle standard aux très hautes énergies.

Le boson de Higgs n'est pas du tout là pour pallier les incohérences à haute énergies du modèle standard (lesquelles d'ailleurs ?), il a un seul but : attribuer des masses aux particules élémentaires, et ca c'est vraiment quel que soit l'échelle d'énergie qui t'intéresse.

Quant à la "susy" n'est que pure théorie, toute nouvelle, dont on jamais rien observé, c'est un peu l'équivalent de la théorie des cordes pour l'infiniment grand.

Oulah....pas du tout non.

[mtheory]

Justement, ce "[presque]" c'est là où le bât blesse, au delà d'une certaine énergie (1 TeV) le modèle standard perd les pédales (il donne des réponses aberrantes) c'est là que vient se placer le fameux "boson de Higgs" pour faire passer la pilule.

Bonjour,
ça m'intéresserait de savoir ce que tu entends par "passer la pilule"...

Par ailleurs, il y a des modèles sans Higgs depuis longtemps.
ex
http://ipht.cea.fr/Phocea-SPhT/ast_f...php?id_ast=405

Je dirais que le seul gros problème avec le Higgs est qu'il est un scalaire.On peut imaginer que c'est en fait un état lié de deux fermions.

Hawking a pris le parie qu'on ne verrait pas de Higgs ou qu'en tout cas celui-ci ne serait pas fondamental...c'est bien possible.

[mtheory]

Le boson de Higgs n'est pas du tout là pour pallier les incohérences à haute énergies du modèle standard (lesquelles d'ailleurs ?), il a un seul but : attribuer des masses aux particules élémentaires, et ca c'est vraiment quel que soit l'échelle d'énergie qui t'intéresse.

Là il a pas faux, sans le Higgs tu violes l'unitarité dans le modèle électrofaible vers 1,5 Tev, c'est une des raisons pour laquelle 'T Hooft et Weinberg sont super confiants (raisonnablement avec le Higgs).

Par contre, avec de Wormholes, Hawking a montré que tu pouvais violer dangereusement la localité avec un champ scalair fondamental, d'où son parie "no Higgs" ou au moins composé de fermions.

[Gwyddon]

Hello à tous !

Là il a pas faux, sans le Higgs tu violes l'unitarité dans le modèle électrofaible vers 1,5 Tev, c'est une des raisons pour laquelle 'T Hooft et Weinberg sont super confiants (raisonnablement avec le Higgs).

De manière générale, nous avons besoin d'un mécanisme de brisure de la symétrie électrofaible et qui puisse assigner une masse aux particules élémentaires (car les termes de masse sont interdits par le Modèle Standard..)

Donc Ben attention à la critique un peu rapide

[BioBen]

Là il a pas faux, sans le Higgs tu violes l'unitarité dans le modèle électrofaible vers 1,5 Tev, c'est une des raisons pour laquelle 'T Hooft et Weinberg sont super confiants (raisonnablement avec le Higgs).

T'as un pdf là dessus parce que je pense pas en avoir entendu parler...
C'est lié aux Goldstone bosons ?

[BioBen]

Donc Ben attention à la critique un peu rapide

Franchement je vois toujours pas en quoi on a un probleme d'unitarité à très haute énergie sans le Higgs.....

[Rincevent]

Bonjour,

-La relativité générale est boiteuse car elle ne peut franchir le mur de Planck,

le fait que la RG ne soit pas une théorie quantique de la gravitation n'a strictement rien à voir avec l'éventuelle unification des interactions. La preuve, il existe des théories telles que la LQG qui traitent ce problème sans le moins du monde supposer une unification.

ni expliquer la matière noire,

le problème de la matière noire n'a (a priori) strictement rien à voir avec la RG : la preuve il est également présent dans des domaines d'énergie et de gravitation où la théorie newtonienne est plus que largement suffisante. Mettre sur le dos de la RG tout ce qu'elle ne "prédit" pas quant au contenu de l'Univers n'a aucun sens : elle décrit l'évolution couplée du contenu et du contenant mais n'a jamais prétendu être une théorie prédisant la nature du contenu.

ni l'énergie noire; on lui (la relativité) a donné une béquille qu'on a appelé "constante cosmologique" pour faire passer les observations que la relativité n'avait prévu mais ce n'est pas vraiment satisfaisant. Disons en passant que cette fameuse "constante" a comme particularité de pouvoir varier.

non... si c'est une constante cosmologique, alors elle est bel et bien constante. En revanche, il est possible qu'un contenu particulier mimique l'effet d'une constante cosmologique (ce qu'on appelle justement l'énergie noire). Et un contenu peut éventuellement ne pas être homogène ou isotrope spatialement ou temporellement. Mais encore une fois, c'est absurde de parler de béquille ici.

-La physique de l'infiniment grand n'est pas compatible avec la physique de l'infiniment petit (physique quantique).

rien à voir avec l'unification des interactions.

Remarquons aussi que fameux "boson de Higgs" est au "modèle standard" ce que la "constante cosmologique" est à la "relativité générale" : une béquille.

Car le "modèle standard" coince un peu dans la description fine de la matière.
C'est aussi pourquoi on cherche tout aussi désepérément. Si par malheur le LHC ne le trouvait pas, ce "boson de Higgs" resterait ce qu'il est aujourd'hui : une vue de l'esprit.

le boson de Higgs n'a rien à voir avec l'unification de toutes les interactions et n'intervient que dans celle, validée par les expériences, entre l'interaction faible et l'électromagnétisme. La théorie décrivant cette "unification" [un peu différente d'une vraie unification telle celle que l'on recherche pour au minimum les 3 interactions autres que la gravitation] repose sur un mécanisme (de "brisure de symétrie") par l'intermédiaire duquel elle prévoit et explique plusieurs choses :

- elle permet d'expliquer la portée faible de l'interaction faible (truc connu avant la théorie donc)

- elle a prédit l'existence de "courants neutres" (et du boson Z) qui ont été observés

- elle a prédit avec succès la valeur de la relation entre les masses des bosons W et Z

- elle prédit (dans ses versions les plus simples, cf ce que dit mtheory) l'existence d'une particule supplémentaire pour le moment inobservée

tout ceci est donc bien plus proche d'un modèle qui semble très bien marcher (même si une de ses prédictions reste à confirmer) que d'une béquille...

L'une des raisons fondamentale c'est aussi que quand on regarde comment les constantes de couplage (l'intensité de chacune des 3 forces quantiques : EM, faible et forte) on voit qu'elles se rejoignent [presque] a un certain niveau d'energie.
http://eands.caltech.edu/photos/LXVII3/Unification.jpg

sans parler du fait que l'on peut regrouper les divers leptons en multiplets inexplicables sans supposer une unification sous-jacente. Pour dire ça plus simplement : sans unification, le fait que le proton et l'électron ont en valeur absolu exactement la même charge électrique tient du hasard le plus mystérieux... avec une unification, c'est une conséquence très naturelle et inévitable...

Le boson de Higgs est encore une théorie pour pallier aux incohérences du modèle standard aux très hautes énergies.

absolument pas... le boson de Higgs est l'un des ingrédients introduits par une théorie qui a remporté de grands succès expérimentaux et a valu divers prix Nobel... le mettre sur le même niveau que la supersymétrie (qui bien qu'ayant de nombreuses raisons d'être crédible reste purement spéculative) n'a strictement aucun sens...

Quant à la "susy" n'est que pure théorie, toute nouvelle, dont on jamais rien observé, c'est un peu l'équivalent de la théorie des cordes pour l'infiniment grand.

la susy n'a rien à voir avec l'infiniment grand... elle intervient au contraire elle aussi surtout aux petites échelles et bien souvent en relation avec les cordes...

Là il a pas faux, sans le Higgs tu violes l'unitarité dans le modèle électrofaible vers 1,5 Tev, c'est une des raisons pour laquelle 'T Hooft et Weinberg sont super confiants (raisonnablement avec le Higgs).

il a faux quand il dit que c'est la raison pour laquelle le Higgs a été introduit. Ce boson a avant tout été introduit dans le cadre du modèle de WGS pour expliquer la masse des bosons vecteurs.

[BioBen]

Donc Ben attention à la critique un peu rapide

Faut dire ca à Rincevent maintenant

[Gwyddon]

il a faux quand il dit que c'est la raison pour laquelle le Higgs a été introduit. Ce boson a avant tout été introduit dans le cadre du modèle de WGS pour expliquer la masse des bosons vecteurs.

En effet, mais dans l'absolu (sans remettre en cause ce que tu as dit ) introduire un champ de Higgs était nécessaire pour palier à un souci critique concernant la masse et la brisure de symétrie électrofaible.

Parler de béquille - surtout à l'heure actuelle, alors que de nombreuses prédiction dûes à cette béquille ont été vérifiées expérimentalement - est un peu fort certes, mais la dénomination n'est pas complètement absurde si on la replace dans le contexte de son introduction

[mtheory]

il a faux quand il dit que c'est la raison pour laquelle le Higgs a été introduit. Ce boson a avant tout été introduit dans le cadre du modèle de WGS pour expliquer la masse des bosons vecteurs.

Oui, ce n'est plus tard que les questions d'unitarité et de renormalisation sont arrivées sur le tapis.

[deep_turtle]

Hé les gars, retournez-vous, vous avez perdu vanos !

[mtheory]

Parler de béquille - surtout à l'heure actuelle, alors que de nombreuses prédiction dûes à cette béquille ont été vérifiées expérimentalement - est un peu fort certes, mais la dénomination n'est pas complètement absurde si on la replace dans le contexte de son introduction

En fait, c'est pour ça que je lui demande ce qu'il entends pas passer la pilule.

Soit il est un peu maladroit dans ses expressions soit il sous-entends que le modèle standard et tout le reste ce sont des épicycles....j'attends sa réponse avant de vraiment ouvrir le feu...

[Rincevent]

En effet, mais dans l'absolu (sans remettre en cause ce que tu as dit ) introduire un champ de Higgs était nécessaire pour palier à un souci critique concernant la masse et la brisure de symétrie électrofaible.

pourquoi "un soucis critique" ? y'avait pas de "soucis critique" : sans le mécanisme de Higgs on n'avait strictement aucune explication de plein de trucs. Si ne pas avoir de théorie pour expliquer un phénomène existant est "avoir un souci critique", alors on a des tonnes de soucis critiques

Parler de béquille - surtout à l'heure actuelle, alors que de nombreuses prédiction dûes à cette béquille ont été vérifiées expérimentalement - est un peu fort certes, mais la dénomination n'est pas complètement absurde si on la replace dans le contexte de son introduction

bah non, je suis absolument pas d'accord : ce que tu dis revient à dire que le boson Z et les courants neutres étaient des "béquilles" pour le modèle standard, que le neutrino était initialement une "béquille", etc. Moi j'appelle ça "une prédiction théorique faite dans le cadre d'un modèle plus large qui a d'autres implications validées par des expériences même si cette prédiction précise reste à confirmer pour que le modèle le plus simple soit validé".... une béquille serait un truc qui permettrait de ne plus avoir un problème précis mais sans rien expliquer par ailleurs... ce que n'est absolument pas le cas du boson de Higgs qui est inclus dans un mécanisme qui semble très bien soutenu par les expériences et qui en plus n'est important que pour les versions les plus "simplistes" de l'application de ce mécanisme.

[mtheory]

T'as un pdf là dessus parce que je pense pas en avoir entendu parler...
C'est lié aux Goldstone bosons ?

http://fr.arxiv.org/abs/hep-ph/0305237

intro

1 Introduction
A crucial ingredient of the standard model of particle physics is the Higgs scalar. One of the
main arguments for the existence of the Higgs is [1, 2, 3, 4, 5] that without it the scattering
amplitude for the longitudinal components of the massive W and Z bosons would grow with
energy as ∼ E2, and thus violate unitarity at energies of order 4πMW/g ∼ 1.5 TeV.

[Rincevent]

Oui, ce n'est plus tard que les questions d'unitarité et de renormalisation sont arrivées sur le tapis.

voilà : et donc c'est pour ça que ces choses précises doivent avant tout être perçues comme un soutien apporté à la théorie (et au boson de Higgs) par à la fois des expériences (qui ont, entre autres choses, validé le principe de renormalisation) et des travaux théoriques plus approfondis...

[mtheory]

T'as un pdf là dessus parce que je pense pas en avoir entendu parler...
C'est lié aux Goldstone bosons ?

Sinon, demandes à Karibou, Christophe Grojean était son directeur de thèse

[Gwyddon]

une béquille serait un truc qui permettrait de ne plus avoir un problème précis mais sans rien expliquer par ailleurs... ce que n'est absolument pas le cas du boson de Higgs qui est inclus dans un mécanisme qui semble très bien soutenu par les expériences et qui en plus n'est important que pour les versions les plus "simplistes" de l'application de ce mécanisme.

Ok ok, on a juste une discussion sur un point mineur

En fait je veux dire par là qu'à l'époque (enfin d'après ce que j'en lis par les auteurs eux-même de la théorie du Higgs !), son introduction était faite pour un problème très précis [la masse des bosons de jauge] ; en ce sens, dans le tout début de l'existence de cette théorie, on pouvait à la rigueur appeler ça une béquille, mais comme tu le dis ça explique aussi plein de trucs par ailleurs et a amené à plein de découvertes (je l'ai dit aussi d'ailleurs ) c'est pour cela que disais (aussi..) que parler de béquille de nos jours est une absurdité.

M'enfin bref, là c'est un peu de la sodomie de diptère que l'on fait

[vanos]

Le modèle standard ne fonctionne plus aux très hautes énergies, c'est un fait établi mais je n'ai pas envie de vous trouver les références.
Le boson de Higgs n'est actuellement qu'une simple théorie mais très utile pour faire passer les incohérences⁽¹⁾ du modèle standard (la pilule pour Mtheoty).

Signalons au passage que les professeurs Robert Brout et François Englebert (de l'ULB) avaient publié un article dans "Physicals Reviews Letters", le 31 août 1964, parlant d'un boson inconnu et théorique pour expliquer les problèmes du modèle standard. Peter Higgs en a fait de même, et dans la même revue, le 19 octobre de la même année, l'Histoire a retenu son nom alors qu'il n'était que deuxième sur l'affaire.

Obligé.

(1) Au delà de 1Tev la force électrofaible (théorie des professeurs Glashows, Weinberg et Salam 1960) devient incohérente (et le modèle standard par conséquent) en prévoyant une masse au photon et en faussant le calcul statistiques en donnant des résultats supérieurs à 100%.

[Gwyddon]

Le modèle standard ne fonctionne plus aux très hautes énergies, c'est un fait établi mais je n'ai pas envie de vous trouver les références.

Dommage, parce que je crois que tu ne sais pas de quoi tu parles

On sait très bien qu'il y a des choses à corriger au Modèle Standard (c'est pour ça qu'on continue la recherche !), mais ce n'est pas ce dont tu parles ici.

Le boson de Higgs n'est actuellement qu'une simple théorie mais très utile pour faire passer les incohérences⁽¹⁾ du modèle standard (la pilule pour Mtheoty).

Tu racontes vraiment n'importe quoi.. Tu as pris la peine de lire ce qu'a écrit Rincevent ???

Le boson Z, le boson W, tu connais ?

Signalons au passage que les professeurs Robert Brout et François Englebert (de l'ULB) avaient publié un article dans "Physicals Reviews Letters", le 31 août 1964, parlant d'un boson inconnu et théorique pour expliquer les problèmes du modèle standard. Peter Higgs en a fait de même, et dans la même revue, le 19 octobre de la même année, l'Histoire a retenu son nom alors qu'il n'était que deuxième sur l'affaire.

Obligé.

Il n'était pas 2e sur l'affaire, les trois ont bossé en même temps, et sur des sujets a priori différents (en clair ils ne partaient pas du même endroit, ce sont des considérations de physique statistique qui ont amené B et E à envisager le mécanisme de Higgs). Bref arrête de vouloir refaire l'histoire...

Je te conseille par exemple de lire le dernier "La Recherche", il y a justement une interview de Brout dedans.

(1) Au delà de 1Tev la force électrofaible (théorie des professeurs Glashows, Weinberg et Salam 1960) devient incohérente (et le modèle standard par conséquent) en prévoyant une masse au photon et en faussant le calcul statistiques en donnant des résultats supérieurs à 100%.

Ah ? Tu peux me donner les références ? Déjà que la date que tu cites (1960) est fausse

[Deedee81]

Bonjour,

Le modèle standard ne fonctionne plus aux très hautes énergies, c'est un fait établi mais je n'ai pas envie de vous trouver les références.

Après un long week, ça fait plaisir de recommencer dans la bonne humeur. Allez, mois aussi je me lance : j'ai trouvé une preuve absolue que le graviton n'existe pas, mais je n'ai pas envie de vous trouver les références.

Bon, sans rire. Il va de soit qu'on n'est pas obligé de spécifier des références ou de justifier toutes les affirmations, même quand il ne s'agit pas vraiment d'un lieu commun. Par contre, quand on va totalement à l'encontre de ce qui est connu, c'est presque obligé ou à tout le moins une question de respect (de ses lecteurs).

Je te conseille par exemple de lire le dernier "La Recherche", il y a justement une interview de Brout dedans.

En effet, il y confirme ce que tu dis. C'est étonnant ces découvertes en parallèle. Il y a des tonnes de cas dans l'histoire des sciences. On pourrait dire que "lorsque l'état des connaissances est mûr, il y a toujours quelqu'un pour ceuillir le fruit"

Ah ? Tu peux me donner les références ? Déjà que la date que tu cites (1960) est fausse

En tout cas, la théorie électrofaible est renormalisable contrairement à d'autres modèles (par exemple celui de Fermi). Donc, justement, son comportement haute énergie est moins problématique.

Peux-être parle-t-il de la divergence asymptotique des développements perturbatifs Je ne suis pas un grand expert sur ce point mais il me semble que (corrigez-moi si je dis une bêtise) :
- Cela ne concerne que l'électrodynamique (ou du moins montré seulement là). Ce qui montre qu'elle est une théorie effective.
- Je subodore que cela est lié à la variation de la constante de couplage à haute énergie comme le montre l'analyse par le groupe de renormalisation (là, j'aimerais confirmation).
- Cela ne montre pas nécessairement que la théorie est fausse à haute énergie, seulement qu'elle se comporte différemment. Et cela montre que l'électrodynamique est plutôt une théorie effective de la théorie électrofaible voire d'une GUT. Mais, à nouveau, cela ne remet pas en cause la théorie.
- Comme tu l'as dit, la recherche continue (ne fut-ce que pour expliquer les paramètres libres). J'ai regardé ce week end (j'avais dit que je le ferais ) ce qui se fait du coté des GUT employant d'autres groupes. On a tout passé à la moulinette (Sp(6), SU(2)^4, SO(8), E(6), E(7), E(8), etc.... même les groupes spéciaux). C'est vaste mais passionant. Et ce n'est qu'une intro à la suite. Mais, bien entendu, continuer la recherche ne signifie pas jeter le bébé avec l'eau du bain. Quels que soient les surprises, déceptions ou confirmations de l'étude du Higgs avec le LHC, le Modèle Standard restera aussi utile que l'est la théorie de Newton après la razia d'Einstein