L'origine de la masse fait-elle consensus ?

[sunyata]

Bonjour,

Dans le livre de vulgarisation de Carlo Rovelli : "Par delà le visible"
j'ai été surpris de lire la chose suivante au sujet de la masse :

" Il ne faut pas prendre au sérieux certaines descriptions journalistiques selon lesquelles le boson de Higgs est "l'explication de la masse des particules". Les particules ont une masse parce-qu’elles en ont une (sic) , et le boson de Higgs n'explique absolument rien de l'origine de la masse. C'est un point technique : le modèle standard se fonde sur certaines symétries, lesquelles semblaient permettre seulement des particules sans masse, mais Higgs s'est aperçu qu'on peut avoir soit les symétries, soit la masse, pourvu que celle-ci entre dans une forme indirecte, à travers les interactions avec un champ appelé aujourd'hui, précisément, champ de Higgs. Comme chaque champ a ses particules, il fallait donc qu'il y ait une particule de Higgs" correspondante: elle a été trouvée en 2013."

Par exemple l'interprétation du boson par Etienne Klein est tout autre puisqu'il soutient au contraire, que le champ de Higgs explique précisément l' origine de la masse qui de se fait n'est plus une propriété intrinsèque des particules mais la résultante de l'interaction des particules avec le champ de Higgs.

Étonnant non ?

Cordialement,
-----

[sunyata]

Voici la source :

https://books.google.fr/books?id=_JZ...0masse&f=false

[illusionoflogic]

Bonjour sunyata,

Non, puisque dit comme ça, particule (au sens de élémentaire ?) avec boson BEH (une particule, au sens élémentaire ?) car le champ (pas sa manifestation par la présence d'un "simple" boson ... ça reste à défricher) de Higgs, c'est un mécanisme qui brise la symétrie électrofaible ... mais ce n'est pas ce champ qui donne la masse de quarks concentrés (neutrons, protons ... ce n'est plus élémentaire et c'est la masse la + présente en substance).

Donc si on va par là, c'est comme dire que la masse noire n'est pas vraiment expliquée par la matière baryonique :
Voilà un aperçu du problème : http://forums.futura-sciences.com/as...-standard.html

[Amanuensis]

Étonnant non ?

Qu'est-ce qui est étonnant?

Certainement pas la déformation d'une théorie compliquée par les journalistes ou les "vulgarisateurs populaires". Si?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Bonjour,

J'aime beaucoup les travaux de Rovelli ainsi que sa vulgarisation, mais attention : il a parfois tendance à être un peu "à l'emporte-pièce" dans ses déclarations. Sinon le reste du paragraphe cité est correct.
Rappelons aussi que l'essentiel de la masse d'un proton, par exemple, n'a pas pour origine le Higgs ou la masse des particules qui le composent (quarks). L'essentiel de la masse est dû l'énergie cinétique et l'énergie potentielle de liaison des quarks.

[Amanuensis]

Entre un qui fait de l'emporte-pièce et un autre qui fait de la vulgarisation populaire, vaut mieux se méfier du second. Le premier amène à réfléchir à ce qu'il écrit, le second berce de douces (et fausses) certitudes.

[sunyata]

Merci pour vos remarques mais du coup je m'interroge sur la question de fond
la masse est-elle une propriété relationnelle comme semblait le suggérer Etienne Klein (qui n'est tout de même pas le premier venu...)
Ou une propriété intrinsèque des particules comme semble le suggérer Rovelli ?
Il y a une différence épistémologique de taille me sembke t'il..

[Amanuensis]

Il n'y a pas de différence de fond, il me semble.

Même si on l'interprète comme une "propriété relationnelle" (expression assez vide, à bien regarder), elle va dépendre d'un paramètre particulier à la particule. Qu'on appelle "masse" la propriété résultant d'une relation ou le paramètre spécifique à la particule sachant que c'est le même pour toutes les particules de même type, c'est au fond la même chose.

Ce serait quoi une autre option? Parler de la masse de chaque électron, plutôt que de la masse de l'électron, comme si la relation pouvait donner un résultat différent selon l'électron considéré?

Le point important dans le modèle est la propriété commune à tous les électrons (à toutes les particules d'un même type), pas son "origine".

[Deedee81]

C'est une propriété intrinsèque relationnelle

[sunyata]

C'est une propriété intrinsèque relationnelle

Si on considère la masse est une propriété intrinsèque, c'est à dire au fond irréductible, on se ferme à tout autre niveau d'explication
plus fondamental. Autrement dit : Il n'y a plus d'intérêt à continuer à faire de la physique.

L'explication relationnelle de la masse, propose un niveau logique d'explication plus fondamental, et donc permet d'approfondir la recherche théorique.

Pour moi ce sont 2 attitudes radicalement différentes.
On peut mettre fin à toute forme de recherche en disant, c'est parce-que c'est comme ça...il ne faut pas cherche plus loin.


Cordialement,

[sunyata]

Une autre aspect qui m'interpelle par rapport à la remarque sibylline de Rovelli :
Si la masse des particules est une propriété irréductible, comme explique-t-il la période inflationnaire, en cosmologie ?
Cela ne contredit-il pas les travaux d'Alan Guth ?

L'inflation cosmique est un modèle cosmologique s'insérant dans le paradigme du Big Bang lors duquel une région de l'univers comprenant l'univers observable a connu une phase d'expansion très violente qui lui aurait permis de grossir d'un facteur considérable : au moins 10²⁶ et probablement immensément plus (de l'ordre de 10^{1 000 000}, voire plus encore dans certains modèles). Ce modèle cosmologique offre, à la fois, une solution au problème de l'horizon ainsi qu'au problème de la platitude.

Cordialement

[Deedee81]

Salut,

Si la masse des particules est une propriété irréductible, comme explique-t-il la période inflationnaire, en cosmologie ?

Je ne comprend pas bien le lien que tu fais entre l'inflation et la masse des particules ?
(ferais-tu référence à l'hypothèse que l'inflation serait due à la brisure de symétrie électro-faible ???)

[invite73192618]

l'interprétation du boson par Etienne Klein est tout autre

Il n'y a pas vraiment d'opposition de substance entre les deux citations, l'un parle du *boson*, l'autre parle du *champ*.

Pour prendre une analogie, c'est comme si l'un disait "l'état ne se finance pas par les impôts" et que l'autre disait "l'état se finance par les taxes". Si on part de l'idée que l’impôt est une forme de taxe (si on part de l'idée que le boson est une forme de champ) alors les deux phrases semblent en opposition, mais en réalité il n'y a pas vraiment d'opposition de substance entre ces deux phrases.

PS: pour une vulgarisation dure à battre, voir ici

EDIT:

Je ne comprend pas bien le lien que tu fais entre l'inflation et la masse des particules ?

+1

[Mct92mct]

Bonjour,
Moi, j'attends toujours les explications du gars qui les yeux dans les yeux et sans rigoler, pourra m'expliquer comment une particule qui agit pour freiner dans le vide lors d'une accélération et qui restera sans frottement avec une vitesse constante...
Cordialement

[Thomas markley]

hm, plus j'y réfléchie, et plus j'entends poids(N) quand je lis masse... c'est moi ou ???

[Deedee81]

Salut,

Heu, Mct92mct et Thomas. Vous pouvez être un peu plus clair ?

Merci,

[Mickey-l.ange]

Même si on l'interprète comme une "propriété relationnelle" (expression assez vide, à bien regarder), elle va dépendre d'un paramètre particulier à la particule. Qu'on appelle "masse" la propriété résultant d'une relation ou le paramètre spécifique à la particule sachant que c'est le même pour toutes les particules de même type, c'est au fond la même chose.

Bonjour,

Si l'on explique la masse de certaines particules élémentaires par une interaction avec le champ de Higgs, qu'est-ce qui expliquerait que seules certaines particules élémentaires (électrons, W, Z) interagiraient avec le champ de Higgs, mais pas d'autres (photon) ?

une phase d'expansion très violente qui lui aurait permis de grossir d'un facteur considérable : au moins 10²⁶ et probablement immensément plus (de l'ordre de 10^{1 000 000}

10^{1 000 000} ?????

PS: pour une vulgarisation dure à battre, voir ici

Je cite :

- And what’s a field?

- A field is something that :

is present everywhere in space and time,
can be, on average, zero or not zero, and
can have waves in it.
And if it is a quantum field, its waves are made from particles.

(...)
- Ok, so, what is a particle?

- A quantum field’s waves cannot be of arbitrary intensity; they can’t be arbitrarily `dim’, or `quiet’. The least-intense possible wave that a field can have is called a “quantum” or a “particle”.

Si je traduis bien, une "particule" est le quantum minimal d'un champ.
Dans le cas du champ de Higgs, je croyais avoir compris que le boson de Higgs possédait une énergie telle qu'il avait cessé d'exister très peu de temps après le BgBg ?

[Deedee81]

Salut,

Si l'on explique la masse de certaines particules élémentaires par une interaction avec le champ de Higgs, qu'est-ce qui expliquerait que seules certaines particules élémentaires (électrons, W, Z) interagiraient avec le champ de Higgs, mais pas d'autres (photon) ?

Les constantes de couplages (pas qu'avec le Higgs) sont des paramètres libres du Modèle Standard. Ca reste à expliquer.

Si je traduis bien, une "particule" est le quantum minimal d'un champ.
Dans le cas du champ de Higgs, je croyais avoir compris que le boson de Higgs possédait une énergie telle qu'il avait cessé d'exister très peu de temps après le BgBg ?

Les deux ne sont pas incompatibles.

Les états du champ (c'est vrai aussi des photons, électrons, etc...) peuvent se décomposer sur une base :
|0> = état d'énergie minimale du champ, pas d'excitations du champ, c'est le vide
|1> = un seul quantum d'énergie h.nu et d'impulsion p.
|2> = deux quantum etc....

Ce qu'on appelle habituellement "particule" sont ces excitations du champ.

Le Higgs est une particule instable. Il se désintègre donc (très très vite) en particules plus légère (photons, bosons Z, etc...) et le champ de Higgs passe de l'état |1> (un Higgs présent) à |0> état du vide.

10^{1 000 000} ?????

1 suivi de un million de zéros (ça fait un très grand nombre ).

[A.Cirla]

La masse observée découle de la capacité de certaines particules à interagir avec le champs de Higgs. Pour Carlo, c'est cette capacité qui est la masse. Sans le champs de Higgs, les particules auraient une masse, mais on ne l'observerait pas. C'est un point de vue plutôt réaliste. Il existe une propriété masse, associé à des particules qui est observable grace au champs de Higgs. Le point de vue d'Etienne, c'est que sans ce champs on ne pourrait pas parler de masse.

Carlo Rovelli : élément de réalité. Propriété intrinséque qui se manifeste en relation avec le champs de Higgs. La relation est ici secondaire.
Etienne Klein : quantitée mesurée. Propriété relationnelle qui n'a pas de sens indépendament. La "capacité" de la particule est ici secondaire.

Sans dire que leurs propos sont contradictoires, se sont deux manières différentes de voir les choses et de définir la notion de masse.

[Deedee81]

Salut,

Merci pour ces explications.

"Il existe une propriété masse, associé à des particules qui est observable grace au champs de Higgs."

Je trouve que c'est juste une manière de renommer la propriété de la particule "constante de couplage au Higss".

Tant qu'on n'en saura pas plus sur ce qui détermine les valeurs de ces constantes de couplage, on ne saura pas amha trancher entre les deux points de vue.

[Thomas markley]

Salut,

Heu, Mct92mct et Thomas. Vous pouvez être un peu plus clair ?

Merci,

chez pas, une méchante intuition qui m'à traversé à 3gev... laissant des traces dans ma chambre à bulle..

en fait, ma question est que cherche-t-il vraiment à montrer par "qu'est-ce la masse ?"

de l'énergie en volume la masse, non ? E=mc² , parceque la masse n'a aucune force par elle-même 100kg en apesanteur ne pèse rien, il ne reste qu'une énergie et un volume pour la décrire..

peut-etre la masse inertielle, mais il ne semble pas que ce soit ce qui est habituellement dit...

en fait j'ai l'impréssion de pas saisir du tout la démarche des physiciens dans la recherche du higgs et surtout de la relation entre masse et champs de higgs... comme si une quantité d'énergie volumique en contact avec ce champs acquérait une nouvelle propriété, la masse... (alors qu'elle est deja masse (E/vol))

[Deedee81]

Salut,

L'énergie peut se manifester sous différente forme :
énergie propre = masse * c²
énergie de liaison (énergie potentielle)
énergie cinétique

Et la masse d'une particule composite peut être due à
la masse propre des composants
et l'énergie cinétique et de liaison des composantes

Pour une particule élémentaire, seule la masse propre intervient, celle qu'on retrouve dans E²=m²c^4+p²c²
Et qu'on retrouve de facto dans un tas d'équations (l'équation de Dirac des électrons par exemple).

C'est cette masse propre dont il est question.

J'avais écrit ceci qui pourrait t'intéresser :
http://fr.scribd.com/doc/151008374/La-masse-pdf
c'est vulgarisé.

[Mct92mct]

Salut,

Heu, Mct92mct et Thomas. Vous pouvez être un peu plus clair ?

Merci,

Bonjour,
effectivement mon texte est plus que confus...la fatigue due aux vacances sans doute!

Je reprends ma question...
J'attends toujours les explications du gars qui pourra m'expliquer comment une particule utilise le vide pour freiner ou pousser une particule sans masse... et ce, sans qu'une position d'ancrage soit définie en un lieu donné...En effet, les forces d'inerties n'apparaissent pas pour les translations comme le font les frottements des skis sur la neige dans l'illustration un peu simpliste de Monsieur Klein...
Un champ scalaire lui, est un ensemble de valeurs liées à des positions comme par exemple le champ des températures... Dés lors, on voit mal le mécanisme qui permettrait de s'affranchir de l'action sur les différentes vitesses pour ne se consacrer qu'aux accélérations...
J'espère que j'ai été plus clair...
Cordialement

[mach3]

de l'énergie en volume la masse, non ? E=mc² , parceque la masse n'a aucune force par elle-même 100kg en apesanteur ne pèse rien, il ne reste qu'une énergie et un volume pour la décrire..

confusion masse/poids, hors sujet ici on est en théorie quantique des champs, donc pas de gravitation. On s'intéresse à la masse en tant que norme du quadrivecteur énergie impulsion. A priori, sans champ de Higgs, une particule élémentaire est telle que E=pc avec E son énergie et p sa quantité de mouvement : la norme du quadrivecteur est nulle. Si il y a couplage avec le champ de Higgs pc devient inférieur à E, la norme du quadrivecteur est non nulle, son carré étant E²-p²c²=m²c⁴, m étant définie comme la masse. Ce terme de masse non nul impose une inertie, une résistance au changement de l'état de mouvement. Pour une même énergie totale, une particule de masse m1 plus élevée qu'une autre de masse m2 aura une vitesse plus faible, il faudra fournir plus d'énergie à la particule de masse m1 pour vaincre l'inertie et qu'elle atteigne la même vitesse que la particule de masse m2
Avant le couplage, un W ou un Z se propagent à la vitesse c, comme le photon, la portée de la force nucléaire faible est infinie, comme celle de la force électromagnétique (elles ne forment d'ailleurs qu'une seule force, dite électrofaible, à ce moment là). Après couplage, les W et les Z ont une masse. Il ne peuvent se déplacer qu'à une vitesse faible à cause de leur masse énorme (l'énergie totale est partitionnée en énergie cinétique et en énergie de masse au repos, l'énergie de masse au repos limite donc l'énergie cinétique, et donc la vitesse) et l'interaction faible voit sa portée devenir infime, les W et les Z ne peuvent parcourir qu'une courte distance durant leur courte vie. La symétrie est brisée, les forces électromagnétiques et nucléaires faibles séparées l'une de l'autre.
Ce processus de couplage avec le champ de Higgs n'explique que la masse des particules élémentaires. Un ensemble à plusieurs particules a la plupart du temps une masse non nulle, couplage avec Higgs ou non et cela est une simple conséquence de la relativité restreinte : si j'ai un système de plusieurs particules de masse nulles, chacune allant dans une direction différente, alors il existe un référentiel où la quantité de mouvement totale (somme vectorielle des quantités de mouvement des particules de l'ensemble) est nulle, alors que l'énergie totale ne l'est pas : cet ensemble de particules de masses nulles possède donc une masse non nulle. Une bonne partie de la masse d'une particule composite, comme le proton, un atome, ou même une molécule s'explique ainsi. Il n'y a donc pas besoin du mécanisme de Higgs pour que la masse existe d'une manière générale.

m@ch3

PS : doublé par deedee

[Matmat]

La question cartésienne de savoir ce qui est "intrinsèque ou secondaire" dans la réalité est philosophique, par contre savoir si les modèles sont équivalents ou bien l'un plus fondamental que l'autre est scientifique , et à mon avis Rovelli parlait bien de cette dernière , trouver l'"origine" de quelque chose en sciences ça ne veut pas dire autre chose que chercher une description plus fondamentale de ce quelque chose .

[Mickey-l.ange]

1 suivi de un million de zéros (ça fait un très grand nombre ).

C'est un peu cela qui me trouble.
D'un point de vue mathématique, j'ai étudié la fonction puissance, et une expression comme 10^{1 000 000} ne me gêne pas.
Mais d'un point de vue physique, c'est-à-dire concret, un tel facteur m'échappe.

[Deedee81]

Merci pour la reformulation,

J'attends toujours les explications du gars qui pourra m'expliquer comment une particule utilise le vide pour freiner ou pousser une particule sans masse... et ce, sans qu'une position d'ancrage soit définie en un lieu donné...En effet, les forces d'inerties n'apparaissent pas pour les translations comme le font les frottements des skis sur la neige dans l'illustration un peu simpliste de Monsieur Klein...

Je trouve en effet les images quelque peu trompeuses.
J'ai essayé d'expliquer autrement ici :
http://fr.scribd.com/doc/151008374/La-masse-pdf

Bon, d'abord, l'interaction avec le champ de Higgs ne modifie pas la vitesse de la particule. Elle n'est pas freinée ni accélérée. Si elle a une vitesse V, hé bien elle a une vitesse V, point.

Par contre, la particule va interagir avec d'autres. Par exemple, un électron peut être heurté par un photon. Sous cette interaction, la particule va accélérer (ou freiner), par simple conservation de la quantité de mouvement.
(notons que pour une particule se déplaçant à 'c', elle ne fait que changer de direction, mais c'est aussi une accélération et un changement de quantité de mouvement).

Et la manière dont la particule réagit, là, est différente. J'essaye de visualiser ça en disant qu'à cause du Higgs, la particule doit "porter" un énorme sac à dos remplit de particules (virtuelles, des Higgs).
Et à cause de cette énorme énergie propre, la conservation de la quantité de mouvement lors d'une interaction fait que la particule se comporte exactement comme si elle avait une masse. Elle est plus difficile à ébranler.

Ca reste de la vulgarisation, donc j'espère que c'est un peu plus clair. Pas facile dans ce domaine.

[Deedee81]

C'est un peu cela qui me trouble.
D'un point de vue mathématique, j'ai étudié la fonction puissance, et une expression comme 10^{1 000 000} ne me gêne pas.
Mais d'un point de vue physique, c'est-à-dire concret, un tel facteur m'échappe.

Je n'ai pas été voir ce qu'est ce facteur dans l'article. Mais ce n'est pas si difficile de faire apparaitre des nombres monstrueux en physique. Rien que le nombre d'Avogadro c'est environ 10^23. en le combinant, on peut vite arriver à des chiffres dingues.

[Thomas markley]

Salut,

J'avais écrit ceci qui pourrait t'intéresser :
http://fr.scribd.com/doc/151008374/La-masse-pdf
c'est vulgarisé.

II.4 masse inerte, masse pesante,

et masse grave ?
basiquement, matière sur ressort = N et N=> kg (c'est la fondamentale)
et Kg donne masse inerte, masse pesante, masse grave.

masse pesante, l'idée du poids,
masse inerte, idée de la résistance a l'accélération
masse grave, idée de ce qui fait ployer l'espace-temps

sauf que, la masse pesante, celle qui sert à faire des mesures et donne sa norme aux autres, c'est du newton... F.mg oblige, dès que l'on met de la matière en apesanteur, l'idée de masse pesante disparait ne reste que la masse inertielle, et la masse grave...

avec albert, la masse n'est plus qu'énergie et une une énergie structuré(cristalisée)... une energie en volume

[à propos du photon]Comme on le voit, des objets peuvent être sans masse. La masse ne doit donc pas être considérée comme une qualité définissant l’éxistence d’un objet, c’est une propriété des corps au même titre
que leur position, leur couleur ou leur charge électrique.

le photon n'a t-il pas une impulsion dont la définition est p.mv et ou m est la masse, et relativiste avec .y (pas sûr d'avoir tout saisie)

Notons que si on a un électron et un positron de masses Ephoton/C²
qui se désintègrent en deux photons, on a aussi m égal la somme des masses des deux particules. Cela signifie que la masse totale est conservée.

et donc masse de deux photons = ??? un électron et un positrons ??? c'est pas mon fort les maths, mais là il vas falloir m'expliquer le phénomène...

VIII.3(fin)
Les protons et les neutrons sont environ mille fois plus lourds que les électrons.
L’essentiel de la masse de la matière vient donc de énergie de liaison due à interaction forte

force de confinement des quarks donc ? d'où viens le gluon comment apparait-il, là ou le confinement fait son travail ? gluons particule virtuelle, circonstancielle ??

VIII.6
Masse des bosons de jauge
Tel quel la théorie ne prédit ni utilise de masses pour les particules. C’est contraire à évidence, les
électrons ont une masse, ainsi que les neutrinos, les quarks, les bosons W et Z.

pas tant que ça, si l'on se dit que masse = énergie et a ces niveau une densité d'électron-volt, ou un/des quanta mono-dimensionnel s'exprimant en trois dimensions.

est-ce si utile que de vouloir a tout prix renormaliser, si la masse n'est qu'une énergie confiné dans un volume ?

n'arrive-t-il pas que les équations soit plus pertinente que ce qu'en penses leurs auteurs ?

pour l'instant, j'en reste à masse = énergie(charge?) structuré volumétriquement.

en plus je ne vois même plus l'intérêt des calculs pour les boson de jauge... hormis peut-être chercher mi. ou mg. la liaison entre masse et accélération, donc ce qui lie la masse à l'espace-temps, ou mg. ce qui fait que l'espace-temps réagit si mal en présence de matière...(enfin de charge electromagnétique positive, ou négative(antiproton etc)

comme tu le vois j'ai pas tout tout compris , mais le texte est clair, très utile sur de nombreux point.

[sunyata]

La masse observée découle de la capacité de certaines particules à interagir avec le champs de Higgs. Pour Carlo, c'est cette capacité qui est la masse. Sans le champs de Higgs, les particules auraient une masse, mais on ne l'observerait pas. C'est un point de vue plutôt réaliste. Il existe une propriété masse, associé à des particules qui est observable grace au champs de Higgs. Le point de vue d'Etienne, c'est que sans ce champs on ne pourrait pas parler de masse.

Carlo Rovelli : élément de réalité. Propriété intrinséque qui se manifeste en relation avec le champs de Higgs. La relation est ici secondaire.
Etienne Klein : quantitée mesurée. Propriété relationnelle qui n'a pas de sens indépendamment. La "capacité" de la particule est ici secondaire.

Sans dire que leurs propos sont contradictoires, se sont deux manières différentes de voir les choses et de définir la notion de masse.

Bonsoir,

Ce sont 2 conceptions radicalement différentes :

Si on adopte le point de vue d'Etienne Klein, on pourrait en théorie supprimer la masse, si on était en mesure de bidouiller le champ de Higgs.
Ou dit autrement, dans certaines circonstances, certaines particule perdent leur masse.
Ou encore l'état du champ de Higgs, va faire que certaines particules auront ou non, une masse.(Brisure de symétrie aux basses énergies )

Une question qui me vient à l'esprit est la suivante :

D'après ce que j'ai lu : Les quarks acquièrent leur masse par interaction avec le champ de Higgs, tout comme les électrons, ou les neutrinos.

Sachant que les noyaux atomiques sont composés de Protons et de neutrons eux mêmes composés de quarks qui acquièrent leur masse par Higgs,

Faut-il en conclure que la masse des atomes, est due indirectement au champ de Higgs ?

Autrement dit, si on arrivait à annuler ou à perturber le champ de Higgs dans une région de l'espace, les atomes qui s'y trouvent auraient-il une masse ?

Cordialement,