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Pourquoi dit-on "boson de HIGGS"



  1. #1
    Gaétan

    Pourquoi dit-on "boson de HIGGS"

    La découverte théorique de ce boson est due à trois physiciens, Brout, Englert, et Higgs. Pourquoi le boson issu de leurs travaux porte-t-il le nom de Higgs ? Les travaux de ce dernier sont-ils plus importants ?Y a-t-il une raison, ou c'est juste pour faire plus court ?
    Pourquoi cette brisure de symétrie ?

    Voici quelques éléments sur la physique du boson de Higgs, auxquels je n'ai rien compris.
    http://lastethese.free.fr/node9.html

    -----


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  3. #2
    humanino

    Re : Pourquoi dit-on "boson de HIGGS"

    Citation Envoyé par Gaétan
    Pourquoi le boson issu de leurs travaux porte-t-il le nom de Higgs ?
    D'abord, d'autres ont participé à la compréhesion du mécanisme : Anderson, Englert, Brout, Gerald Guralnik, Dick Hagen, Tom Kibble, et Gerard 't Hooft. Peter Higgs l'admet lui-même ici. Néanmoins, et comme expliqué dans le lien, il est celui qui porta l'emphase sur ce boson. Les autres travaillaient en matière condensée (où ce mécanisme est appliqué fonctionne et prévoit des résultats depuis longtemps) ou alors en interaction forte. Seul Higgs prédit une nouvelle particule fondamentale.
    Pourquoi cette brisure de symétrie ?
    Le modèle standard est très efficace pour décrire le monde. Il se fonde sur une symmétrie dite de jauge. En gros, il suffit d'imposer cette symmétrie pour obtebir les équations nécessaires pour les phénomènes non-gravitationnels. Seule la gravité refuse de rentrer décemment dans le "moule" des théories de jauge. Or cette symmétrie de jauge impose que les particules vecteurs de force ait une masse nulle. C'est dommage, parce que ce n'est pas le cas pour l'interaction faible. Mais la théorie est sauve grâce au mécanisme de Higgs.

    Dire qu'une symmétrie est spontanément brisée, c'est dire qu'il existe des lois donnant les équations dynamiques et qui respectent la symmétrie, mais que l'état fondamental du vide ne la respecte pas. Comme tous les états possibles sont construits à partir du vide, la symmétrie n'apparaît pas, tout en étant sous-jacente. C'est parfait : on a la possibilité d'exploiter la symmétrie, avec tous ses avantages, sans devoir l'imposer dans la Nature.
    "Puisque toute ces choses nous depassent, feignons de les avoir organisees"

  4. #3
    spi100

    Re : Pourquoi dit-on "boson de HIGGS"

    Citation Envoyé par humanino
    Dire qu'une symmétrie est spontanément brisée,
    Qu'est ce qui provoque cette brisure ? Dans les réactions de Turing ou en dynamique non linéaire, ce sont des fluctuations qui sont amplifiées et qui provoquent le saut d'un état vers l'autre. Dans le cas de la physique des particules, je ne vois pas très bien quel est le moteur de la transition.

  5. #4
    humanino

    Re : Pourquoi dit-on "boson de HIGGS"

    Citation Envoyé par spi100
    Qu'est ce qui provoque cette brisure ?
    C'est très différent (dans ma compréhension en tout cas. Je connais assez mal l'émergence de formes dans les modèles de Turing.)

    C'est plus simple en fait. Considerons la forme du "chapeau mexicain" :

    Voici un potentiel affichant une superbe symmétrie sphérique. Lorsqu'on écrit la théorie, on s'imagine que le vide correspond comme d'habitude à . Erreur : le vide minimise potentiel. C'est tout à fait singulier, mais il se trouve que le vide est l'un des points le long du cercle au fond du potentiel. Peut importe lequel on choisit : la physique reste la même. Néanmoins, il faut en choisir un, et ce faisant nous brisons "spontanément" la symmétrie initiale.

    Donc dans le modèle standard, c'est uniquement le fait que le vide ne respecte pas la symmétrie des lois d'évolutions écrites dans leur forme "naïve".

    crédit image : JACEK DOBACZEWSKI dans "INTERACTIONS, SYMMETRY BREAKING, AND EFFECTIVE FIELDS FROM QUARKS TO NUCLEI (A primer in nuclear theory)"
    "Puisque toute ces choses nous depassent, feignons de les avoir organisees"

  6. #5
    mtheory

    Re : Pourquoi dit-on "boson de HIGGS"

    Citation Envoyé par spi100
    Qu'est ce qui provoque cette brisure ? Dans les réactions de Turing ou en dynamique non linéaire, ce sont des fluctuations qui sont amplifiées et qui provoquent le saut d'un état vers l'autre. Dans le cas de la physique des particules, je ne vois pas très bien quel est le moteur de la transition.
    Salut,c'est la même que dans le ferromagnétisme.Les gens de l'époque avaient la théorie unitaire non linéaire de Heisenberg dans la tête que l'on enseigne aujourd'hui avec lambda phi4.
    Chez H c'était un champ de spineur ,les effets d'interactions devaient donnés une condensation de fermion un peut comme les paires de Cooper pour engendrer tout un spectre de particules massives à partir d'un lagrangien non linéaire et sans masse.
    Ce n'est pas étonnant que le mécanisme de Higgs ait été trouvé par des gens qui travaillaient aussi en physique de la matière condensé(ex Nambu).
    Les références sont explicites dans les papiers de l'époque.
    On voulait comprendre les forces nucléaires et l'on savait que les noyaux pouvaient se décrire comme des fluides et donc que des effets de couplages non linéaires non triviaux devaient intervenir.
    On cherchait donc des modèles statistiques,de turbulence,de superfluides pour comprendre les noyaux et les productions multiples de mésons et en fait les interactions nucléaires.
    Ce fut le cas de Heisenberg et Feynman et de tout ceux qui suivaient.
    Au passage cela explique pourquoi Wilson à fait le lien entre théorie des champs et méca stat pour la renormalisation.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    spi100

    Re : Pourquoi dit-on "boson de HIGGS"

    Oui, mais quand même, en magnétisme, le potentiel se déforme avec la température, ce qui fait que si l'état M = 0 est bien le fondamental à T > Tc, il ne l'est plus à T < Tc. Mais qu'est ce qui déforme le potentiel en phy des particules, c'est quoi le paramètre de la transition de phase ?

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  10. #7
    humanino

    Re : Pourquoi dit-on "boson de HIGGS"

    Citation Envoyé par spi100
    Mais qu'est ce qui déforme le potentiel en phy des particules, c'est quoi le paramètre de la transition de phase ?
    La masse du boson de Higgs donne l'échelle de la transition de phase : lorsque l'énergie disponible (par ex. la température) est bien au-delà de la masse du Higgs, la symmétrie est restaurée.
    "Puisque toute ces choses nous depassent, feignons de les avoir organisees"

  11. #8
    humanino

    Re : Pourquoi dit-on "boson de HIGGS"

    Citation Envoyé par mtheory
    Au passage cela explique pourquoi Wilson à fait le lien entre théorie des champs et méca stat pour la renormalisation.
    Explication fournie par mtheory incomparablement plus pertinente que la mienne
    Merci !
    "Puisque toute ces choses nous depassent, feignons de les avoir organisees"

  12. #9
    mtheory

    Re : Pourquoi dit-on "boson de HIGGS"

    Citation Envoyé par spi100
    Oui, mais quand même, en magnétisme, le potentiel se déforme avec la température, ce qui fait que si l'état M = 0 est bien le fondamental à T > Tc, il ne l'est plus à T < Tc. Mais qu'est ce qui déforme le potentiel en phy des particules, c'est quoi le paramètre de la transition de phase ?
    Justement la température, à trés hautes énergies et température les bosons de jauge du modèle standard se retrouvent sans masses.
    Dans le cas des GUT(ex SU(5)) c'était cette transition de phase qui assurait l'inflation et donnait sa masse à toutes les particules,quarks et leptons compris.
    Je dis donnait pour l'inflation parce que je crois qu'on c'est apperçu qu'on avait pas suffisamment d'inflation avec les GUT simples.
    Il faut passer aux suzis et aux cordes/membranes.
    Lorsque l'univers ce refroidit on aurait des régions avec différentes valeurs des masses et constantes de couplages comme les différents domaines magnétiques d'un solide.
    On en revient à la théorie de Linde.

  13. #10
    mtheory

    Re : Pourquoi dit-on "boson de HIGGS"

    Citation Envoyé par humanino
    Explication fournie par mtheory incomparablement plus pertinente que la mienne
    Merci !
    De rien, à ton age je n'en savais pas autant que toi

  14. #11
    deep_turtle

    Re : Pourquoi dit-on "boson de HIGGS"

    Citation Envoyé par Gaétan
    Pourquoi cette brisure de symétrie ?
    Ah lalala... Je suis avec toi Gaétan pour endosser la peine de celui qui fait un mot d'humour qui passe complètement inaperçu... Allez je te rassure, moi ça m'a fait rire !!

  15. #12
    Gaétan

    Re : Pourquoi dit-on "boson de HIGGS"

    Merci Deep, je suis un incompris !
    Mais même si ça ne répondait pas tout à fait à mes attentes, toutes ces explications sur la physique du boson de Higgs sont très intéressantes.
    L'objet de ma question était plutôt le premier paragraphe de la réponse #2 de humanimo. J'aimerais mieux comprendre quels ont été les différents rôles des scientifiques. Parmis tout les scientifiques qui ont apportés une contribution, seuls trois ont reçu le prix Wolf - je pense déjà important - et un seul a donné son nom à ce boson. Je me demande pourquoi. En particulier, Brout et Englert étant professeur de mon université, je voudrais savoir avec plus de précision quelle a été leur place dans cette histoire.
    C'est peut-être trop précis comme question. J'ai trouvé pas mal d'explication sur la physique mes pas sur les personnages.

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  17. #13
    Gaétan

    Re : Pourquoi dit-on "boson de HIGGS"

    Coucou,
    si quelqu'un a ne fut-ce qu'un lien vers une petite rétrospective historique de cet épisode de la physique, je suis preneur.
    Sinon, ben, je vais encore un peu chercher. C'est plus une petite curiosité de ma pars qu'une véritable question existancielle.

  18. #14
    mtheory

    Re : Pourquoi dit-on "boson de HIGGS"

    Citation Envoyé par Gaétan
    Coucou,
    si quelqu'un a ne fut-ce qu'un lien vers une petite rétrospective historique de cet épisode de la physique, je suis preneur.
    Sinon, ben, je vais encore un peu chercher. C'est plus une petite curiosité de ma pars qu'une véritable question existancielle.
    Salut,humanino t'as donné une excellente référence plus bas.
    Je te la redonne:

    http://physicsweb.org/articles/world/17/7/6

  19. #15
    Gaétan

    Re : Pourquoi dit-on "boson de HIGGS"

    Ah désolé, elle m'avait échappé.
    Encore merci.

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