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Boson de Higgs



  1. #1
    G13

    Boson de Higgs


    ------

    Bonsoir,

    Si j'ai compris, le boson de Higgs a été introduit parce qu'il y avait des bosons de jauge massifs. Lorsqu'on introduit le boson de Higgs, cela donne une théorie équivalente à une théorie avec symétrie, mais alors dans le champ symétrique, les bosons sont sans masse ?
    Donc pourquoi observe-t-on des bosons massifs plutot que des bosons sans masse ?
    Merci d'avance, mais j'imagine que la réponse est difficile à expliquer.

    -----

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  3. #2
    Gwyddon

    Re : Boson de Higgs

    Salut,

    Je vais essayer de te répondre le plus clairement possible

    L'interaction électrofaible est une interaction de jauge, ce qui signifie que la symétrie de l'interaction électrofaible est locale : si je prend un état physique et que je fais une transformation sur cet état qui dépend de la position et qui respecte la symétrie de la théorie, la physique ne change pas.

    Le groupe de l'interaction électrofaible est où L signfie que l'interaction est chirale (elle viole la parité) et le Y est pour l'hypercharge faible associée à .

    Quand on écrit le lagrangien de l'interaction qui décrit le couplage entre les champs de jauge et les champs de matière il faut que ce lagrangien soit bien invariant de jauge ; cela interdit des termes de masses pour les champs de jauge, car sinon l'invariance est brisée explicitement.

    Or dans la Nature on a observé expérimentalement que 3 des bosons de jauge sont massifs, et le 4e seul est de masse nulle.

    On a donc inventé le mécanisme de Higgs pour résoudre ce problème : on introduit un champ scalaire complexe dans la théorie, et qui prend une valeur moyenne non-nulle dans le vide de la théorie : c'est ce que l'on appelle une brisure spontanée de symétrie, car la symétrie est toujours présente dans le lagrangien de la théorie, mais n'est pas respectée par le vide de la théorie.

    Cette valeur moyenne non nulle va alors être responsable des masses de trois des 4 bosons de jauge (donc des 4 degrés de liberté du champ scalaire introduit, 3 vont être "avalés" par 3 bosons de jauge), un quatrième boson de jauge va être de masse nulle et il reste un degré de liberté du champ scalaire que l'on appelle le boson de Higgs.

    Je suis conscient que mon message est un pavé, donc n'hésite pas à me reprendre si ça ne va pas
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  4. #3
    G13

    Re : Boson de Higgs

    Merci. Deja, j'avais assisté à un exposé où le conférencier expliquait le mécanisme de Higgs avec pour exemple des champs réels donc je croyais que le boson de Higgs était un champ scalaire réel.
    En ce qui concerne la théorie avec boson de Higgs inclus, si on se place dans une situation où les valeurs de champs sont telles que c'est un point de symétrie du lagrangien, trouverait-on si on mesurait la masse des bosons de jauge des masses nulles ?

  5. #4
    Karibou Blanc

    Re : Boson de Higgs

    Or dans la Nature on a observé expérimentalement que 3 des bosons de jauge sont massifs, et le 4e seul est de masse nulle.
    C'est surtout qu'on avait pas observe d'autres bosons de masses nulles que le photon. En d'autres termes, quand on a fait Yang-Mills dans les annees 60, et le MS dans les annees 70, soit bien avant la production de Z en accelerateur (1983), on savait qu'il n'y avait pas d'autre force a grande distance (en 1/r2) que l'electromagnetisme (et la gravite).

    Donc il serait plus juste historiquement (moins positiviste en tout cas) de dire qu'on savait que le photon etait le seul boson de masse nulle (si il en avait eu d'autres, on les aurait vu depuis longtemps et notre monde serait totalement different), donc les W,Z doivent etre massif via mecanisme de Higgs. La validation observationnelle n'est venu que beaucoup plus tard, et pour le Higgs on l'attends toujours.

    En ce qui concerne la théorie avec boson de Higgs inclus, si on se place dans une situation où les valeurs de champs sont telles que c'est un point de symétrie du lagrangien, trouverait-on si on mesurait la masse des bosons de jauge des masses nulles ?
    si le minimum du potentiel de Higgs etait a l'origine, alors oui, W,Z seraient de masse nulle et on aurait un electromagnetisme un peu bizare avec 1 photon avec 8 etats de polarization. Mais la nature en a decide autrement, dommage
    Well, life is tough and then you graduate !

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    G13

    Re : Boson de Higgs

    Merci. Comment s'y prend-on pour mesurer la masse d'un boson de jauge massif dans les accelerateurs de particules ? Etablit-on un bilan de la collision ?
    Est-ce que la masse apparente du boson pourrait changer si on etait au temps du big bang ?

  8. #6
    Gwyddon

    Re : Boson de Higgs

    Citation Envoyé par Karibou Blanc Voir le message
    C'est surtout qu'on avait pas observe d'autres bosons de masses nulles que le photon. En d'autres termes, quand on a fait Yang-Mills dans les annees 60, et le MS dans les annees 70, soit bien avant la production de Z en accelerateur (1983), on savait qu'il n'y avait pas d'autre force a grande distance (en 1/r2) que l'electromagnetisme (et la gravite).

    Donc il serait plus juste historiquement (moins positiviste en tout cas) de dire qu'on savait que le photon etait le seul boson de masse nulle (si il en avait eu d'autres, on les aurait vu depuis longtemps et notre monde serait totalement different), donc les W,Z doivent etre massif via mecanisme de Higgs. La validation observationnelle n'est venu que beaucoup plus tard, et pour le Higgs on l'attends toujours.
    Hum, j'aurais dû bien me douter que mon exposé était positiviste

    Merci des précisions historiques (qui permettent de comprendre finalement pas mal de choses).



    Citation Envoyé par Karibou Blanc
    Mais la nature en a decide autrement, dommage
    Ou heureusement, on a encore du boulot comme ça


    Citation Envoyé par G13 Voir le message
    Merci. Comment s'y prend-on pour mesurer la masse d'un boson de jauge massif dans les accelerateurs de particules ? Etablit-on un bilan de la collision ?
    Pour la Z par exemple ce que l'on mesure c'est une résonance dans des sections efficaces de production, de il me semble. Il y a un pic à ~ 91 GeV dans l'énergie du centre de masse, qui est justement le pic du Z.
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

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  10. #7
    Rincevent

    Re : Boson de Higgs

    pour quelques autres détails, y'a aussi un dossier FS sur le fameux boson...
    Dernière modification par Futura ; 25/10/2008 à 08h35.
    Ceux qui manquent de courage ont toujours une philosophie pour le justifier. A.C.

  11. #8
    G13

    Re : Boson de Higgs

    Trop fort, la supergravité ! (vu dans le dossier)

  12. #9
    Gwyddon

    Re : Boson de Higgs

    Bien vu Rincevent, c'est dommage d'ailleurs que ce dossier n'apparaisse pas en bas de la page dans "dossiers à découvrir"

    L'auteur du dossier sur le boson a fait en tout cas un super boulot
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  13. #10
    mtheory

    Re : Boson de Higgs

    Merci !
    “I'm smart enough to know that I'm dumb.” Richard Feynman

  14. #11
    SV-Nagham

    Re : Boson de Higgs

    Salut, je ne suis qu'une eleve de 1ere qui cherche a faire un bon TPE.
    Je voudrais vous demander si cette problematique et ce plan sont bons.
    comme vous l'avez surement remarque, mon sujet de TPE est le boson de higgs.
    problematique: boson de higgs:mythe ou realite? et en quoi changera-t-il le modele standard?
    plan: I-le boson de higgs
    II-ce que le boson de higgs change dans le modele standard
    III- les accelerateurs qui aideront a le trouver
    Je sais que ce n'est pa vraiment excellent, mais ce n'est qu'un brouillon.
    Merci.

  15. #12
    Karibou Blanc

    Re : Boson de Higgs

    Ben, pour faire court, je dirai que I et II risquent de parler de la meme chose. Mais il faudrait que tu détailles la problématique que tu souhaites développer dans ces 3 parties.
    Sinon, ca a l'air prometteur, dis en nous plus seulement.
    Well, life is tough and then you graduate !

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  17. #13
    SV-Nagham

    Re : Boson de Higgs

    Bonsoir,
    si je change la problematique, ca devrait marcher
    "qu'est-ce que le boson de higgs? est-ce une realite ou un mythe? et en quoi changera-t-il le modele standard?"
    C'est bon comme ca?

  18. #14
    Karibou Blanc

    Re : Boson de Higgs

    C'est bon comme ca?
    Tout dépend de ce que tu comptes raconter dans ces trois parties.
    Pour faire une problématique ou un plan, il ne suffit pas de pondre un grand 1, un grand 2 et un grand 3 Qu'est-ce que tu veux raconter, en suivant quel raisonnement détaillé ? Après on pourra te dire si ca tient la route.

    qu'est-ce que le boson de higgs?
    La, pas de problème, tu devrais trouver plein de choses à dire.

    est-ce une realite ou un mythe?
    est-ce une realite ou un mythe?
    Ici, ca me parait un peu creux. Ca sonne un peu à la S&Vie, ca attire le regard du néophite mais au final on y trouve jamais grand chose d'intéressant. Et surtout, on peut répondre à cette questions en 2 secondes : C'est un mythe, en passe peut-etre de devenir bientot une réalité

    et en quoi changera-t-il le modele standard?
    Je ne dirai pas les choses ainsi. Le Higgs fait partie intégrante du Modele Standard. Ce que la découverte du Higgs peut changer, en revanche, c'est notre compréhension de la physique à très haute énergie, au-delà du MS comme on dit. La aussi tu trouveras des tas de choses à dire, en cherchant ET réfléchissant un peu.
    Well, life is tough and then you graduate !

  19. #15
    SV-Nagham

    Re : Boson de Higgs

    Merci pour votre aide, je vais y penser et je vous dirai ce que j'aurai comme resultat.

  20. #16
    lilcatxxx

    Lhc

    Bonjour, j'aimerais savoir les différentes raisons pour lesquelles le LHC est situés à 100m sous terre et à une circonférence de 27 km.

    merci

  21. #17
    zerocoolmax

    Re : Lhc

    Citation Envoyé par lilcatxxx Voir le message
    Bonjour, j'aimerais savoir les différentes raisons pour lesquelles le LHC est situés à 100m sous terre et à une circonférence de 27 km.

    merci
    Pour plusieurs raisons, voici celle qui me viennent à l'esprit naturellement ( si me trompe reprenez moi ) :
    - pour les 100m sous terre : une des raisons peut être le manque de place à l'extérieur (et le peu de beauté que ca offrirait au paysage montagneux ), en effet le LHC n'est pas consitué que d'un seul "gros tube" il y en a une quelques uns plus petits avant. Ensuite il faut refroidir les aimants supraconducteur à des températures proches du zero absolu tout en gardant la température la plus homogène possible (problèmatique du quench) et à l'extérieur avec les variations de températures plus elevée ca aurait été plus compliqué (voire impossible). Dernière grosse raison, les radiations produites (neutrons,...) déjà qu'ils ont mis, en plus de la roches, des blocs immenses pour stopper les particules produites par les gerbes...à l'extérieur bonjour le "paysage hyperbucker" et les radiations susceptibles de causer des dommages aux gens...dans le sous-sol no soucis.

    - pour les 27km de circonférence, comme je l'ai dit il y a plusieurs accélérateur plus petit avant nécessaire pour former et accélérer les faisceaux. Après avoir acquis suffisamment d'énergie (par accélération), ils sont injectés dans le grand afin d'atteindre (à plein régime, dc pas pour tt de suite) 14 Tev dans le centre de masse de la collision. Des energies jamais atteintes et qui permettront "peut-être" (ou sûrement sinon ce serait dommage) de confirmer la théorie prédite (Higgs principalement mais y en a d'autres) et donc le modèle standard, sinon de découvrir une nouvelle physique...

  22. #18
    winc
    Invité

    Re : Lhc

    Salut,
    la principale raison pour laquelle on cherche à faire des accélérateurs de grande circonférence est le rayonnement synchrotron(RS), qui est le rayonnement issue d'une particule chargée ayant un déplacement non-uniforme(ici circulaire) dans un champs magnétique.
    Moins de pertes d'énergies par RS permet aux particules circulant dans l'accélérateur d'aller plus vite. (Il y a aussi le rayonnement cyclotron, et synchrocyclotron, mais sur le principe c'est la même chose)

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