Le Boson de Higgs

[inviteba0c4a7b]

Bonjour à tous.

Depuis longtemps, en fait dès que j'ai entendu parler du Boson De Higgs, je me suis toujours posé cette question: Pourquoi le Boson de Higgs à t'il une masse ?

Si il doit donner une masse aux autres particules, pourquoi alors possède-t-il lui aussi une masse ? Pourquoi ne peut-il pas avoir une masse nulle comme le photon ?

En fait, je me dis qu'il a une masse car si, par exemple, on lance dans du vide, donc sans frottements, elle ne s'arrêtera jamais et qu'à l'échelle des particules ça peut marcher pareil. MAIS si il a une masse, ça veut dire que d'autres bosons de higgs vont s'accoler à 1 boson de higgs, et ainsi de suite... Et tout ça autour d'une même particule...

Peut être que mon raisonnement vous semblera idiot, mais c'est une question qui me taraude depuis longtemps, et vu que je fais un exposé la semaine prochaine sur le LHC et que je redoute cette question, je vous la pose ^^.

Je vous remercie.
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[inviteca4b3353]

Depuis longtemps, en fait dès que j'ai entendu parler du Boson De Higgs, je me suis toujours posé cette question: Pourquoi le Boson de Higgs à t'il une masse ?

La masse est provient de l'interaction de certaines particules avec le champ de Higgs. Ce dernier interagit avec lui-meme, ce qui lui confère donc aussi une masse.

Si il doit donner une masse aux autres particules, pourquoi alors possède-t-il lui aussi une masse ? Pourquoi ne peut-il pas avoir une masse nulle comme le photon ?

La question est légitime. Si le Higgs n'avait pas de masse, alors il pourrait véhiculer une nouvelle force qui serait visible à l'échelle macroscopique. Or ce n'est pas le cas, les seules forces macroscopiques étant l'électromagnétisme et la gravitation, avec un photon et un graviton de masse nulle.
Une autre raison plus technique est que si le Higgs n'avait pas de masse, alors les autres particules ne pourraient en obtenir une en interagissant avec le champ de Higgs. Le boson de Higgs est donc nécessairement massif pour que le mécanisme de Higgs fonctionne.

MAIS si il a une masse, ça veut dire que d'autres bosons de higgs vont s'accoler à 1 boson de higgs, et ainsi de suite... Et tout ça autour d'une même particule...

En fait, pour donner la masse à une particule, ce ne sont pas des bosons de Higgs qui s'agglutinent à celle-ci. La masse est un effet issue de la propagation des particules dans une sorte de mélasse visqueuse qui emplit le vide sur laquelle elles "frottent". Cette mélasse est ce qu'on appelle le champ de Higgs. Le boson de Higgs est en réalité la particule "surfant" sur cette mélasse, pareillement à une vague sur l'eau. On comprend alors instinctivement pourquoi le boson de Higgs doit etre massif. En effet, le boson de Higgs est une perturbation à la "surface" de la mélasse et il "frotte" nécessairement sur celle-ci.

[inviteba0c4a7b]

Je vous remercie de ces réponses détaillées, au moins je peux répondre aux personnes qui seraient susceptibles de me poser une question.

[Les Terres Bleues]

dans une sorte de mélasse visqueuse qui emplit le vide

J'ai bien peur que l'on sous-entende encore ou même que l'on dise clairement que je fais la mauvaise tête... mais ça ressemble tout de même fort à un retour à l'éther du XIX^ème siècle.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite60be3959]

J'ai bien peur que l'on sous-entende encore ou même que l'on dise clairement que je fais la mauvaise tête... mais ça ressemble tout de même fort à un retour à l'éther du XIX^ème siècle.

attention, l'image de la mélasse visqueuse pour le champs de Higgs n'est pas à prendre au pieds de la lettre.

[inviteca4b3353]

mais ça ressemble tout de même fort à un retour à l'éther du XIXème siècle.

A première vue oui. Cependant, la théorie qui se cache derrière cette description vulgarisée est bien relativiste (au sens d'Einstein) et la "mélasse de Higgs" ne constitue pas un référentiel absolu. En particulier, la masse (donc l'interaction avec la mélasse, ou le neo-ether) est un invariant et ne dépend de la vitesse de l'observateur qui regarde une particule massive.

[inviteca4b3353]

l'image de la mélasse visqueuse pour le champs de Higgs n'est pas à prendre au pieds de la lettre.

Malheureusement si, ou presque

[inviteb38cd986]

La masse est provient de l'interaction de certaines particules avec le champ de Higgs. Ce dernier interagit avec lui-meme, ce qui lui confère donc aussi une masse.



La question est légitime. Si le Higgs n'avait pas de masse, alors il pourrait véhiculer une nouvelle force qui serait visible à l'échelle macroscopique. Or ce n'est pas le cas, les seules forces macroscopiques étant l'électromagnétisme et la gravitation, avec un photon et un graviton de masse nulle.
Une autre raison plus technique est que si le Higgs n'avait pas de masse, alors les autres particules ne pourraient en obtenir une en interagissant avec le champ de Higgs. Le boson de Higgs est donc nécessairement massif pour que le mécanisme de Higgs fonctionne.



En fait, pour donner la masse à une particule, ce ne sont pas des bosons de Higgs qui s'agglutinent à celle-ci. La masse est un effet issue de la propagation des particules dans une sorte de mélasse visqueuse qui emplit le vide sur laquelle elles "frottent". Cette mélasse est ce qu'on appelle le champ de Higgs. Le boson de Higgs est en réalité la particule "surfant" sur cette mélasse, pareillement à une vague sur l'eau. On comprend alors instinctivement pourquoi le boson de Higgs doit etre massif. En effet, le boson de Higgs est une perturbation à la "surface" de la mélasse et il "frotte" nécessairement sur celle-ci.

cette histoire de mélasse et de particule qui surf est interessante pour expliquer l'origine de la masse! On se trouve assez loin des concepts de la physique!
personne n'a jamais vu une "particule" alors en chercher une qui surf ;c'est pas gagné!
cette image rappelle etrangement celle de l'ether dans lequel etait censé se propager le rayonnement electro magnetique!
On sait ce qu(il en est.
Si le rayonement se propage dans le vide ou plutot est une oscillation du vide lui meme , pourquoi n'en serait-il pas de meme des "particules" et la masse une propriete liée à cette oscillation?

[inviteb38cd986]

[QUOTE=Karibou Blanc;2002655]La masse est provient de l'interaction de certaines particules avec le champ de Higgs. Ce dernier interagit avec lui-meme, ce qui lui confère donc aussi une masse.



La question est légitime. Si le Higgs n'avait pas de masse, alors il pourrait véhiculer une nouvelle force qui serait visible à l'échelle macroscopique. Or ce n'est pas le cas, les seules forces macroscopiques étant l'électromagnétisme et la gravitation, avec un photon et un graviton de masse nulle.

L'existence du graviton n'est pas prouvée , je vois plutot, la gravitation comme une sorte d'onde de matiere resultante de toutes les ondes de matieres formées par les sous systemes qui composent un objet quelqonque.
IL existe une autre force qui ne s'exprime pas au niveau macroscopique mais qui est pourtant là ,c'est la force forte qui est une sorte de potentiel comprimé ('à l'image d'un ressort) mais qui pour s'exprimer à besoin d'une erergie au moins egale à celle qui regnait lors de la creation des protons et qui lie entre eux les quarks
et antiquarks!

cette force est colossale

[mariposa]

cette histoire de mélasse et de particule qui surf est interessante pour expliquer l'origine de la masse! On se trouve assez loin des concepts de la physique!

Au contraire on est en plein centre des concepts universels de la masse.

Quand une boule classique qui possède une masse m "libre" et que l'on fait rouler celle-ci au fond de l'océan on sait incorporer mathématiquement ces effets de frottements avec l'eau à la masse de la boule. C'est ce que l'on appelle une masse effective.

Les électrons "libres" d'un solide voient leur masse changée comme résultat de l'interaction (qui jour le rôled e frottements) avec tous les autres électrons. Les électrons ont donc une masse effective différente de l masse de l'électron libre.

De même la masse des particules élementaires (nulles quant elles sont libres) acquiérent une masse effective lorsqu'elles se déplacent dans le "liquide" de Higgs.

les excitations de la mer sont des vagues, il en de même pour les photons qui sont les excitations du champ électromagnétique, les bosons de Higgs sont eux-mêmes les excitations du champ (liquide) de Higgs.

C'est la raison pour laquelle on cherche à mettre en évidence le boson de Higgs ce qui prouverait l'existence du champ de Higgs et donc l'origine des masses des particules.

En résumé l'analogie qu'a donné Karibou est celle qui colle au mieux à la réalité sans écrire la moindre ligne de calculs.

[inviteca4b3353]

cette histoire de mélasse et de particule qui surf est interessante pour expliquer l'origine de la masse! On se trouve assez loin des concepts de la physique!

C'est pourtant l'ingrédient essentiel du modele standard de la physique des particules.

personne n'a jamais vu une "particule" alors en chercher une qui surf ;c'est pas gagné!

Non seulement on en a vu, mais on en produit, on les rassemble en petits paquets, que l'on fait circuler dans des accélérateurs, elles entrent en collisions, en produisent de nouvelles, que l'on voit se désintégrer un peu plus loin. Mais c'est vrai que tout cela n'est pas bien connu des physiciens

Si le rayonement se propage dans le vide ou plutot est une oscillation du vide lui meme

Désolé, mais ceci est complètement faux, le vide n'oscille pas. C'est le champ EM qui oscille. Si le vide oscillait, alors il ne serait par définition plus vide, car il contiendrait des quanta d'oscillation d'un champ.

pourquoi n'en serait-il pas de meme des "particules" et la masse une propriete liée à cette oscillation

Parce que le vide n'oscille pas, cette assertion n'a pas de sens. Maintenant les particules étant les quanta d'oscillation d'un champ dans le vide, si le vide ne contenait pas une mélasse (statique) alors ces particules serait de masse nulle.
On appelle ca la théorie quantique des champs, au passage.

L'existence du graviton n'est pas prouvée

Si la gravité doit etre une force quantique comme les autres, alors le graviton existe, nécessairement. Il est difficile de concevoir que la gravité ne doit pas avoir une forme quantique comme les autres forces.

la gravitation comme une sorte d'onde de matiere resultante de toutes les ondes de matieres formées par les sous systemes qui composent un objet quelqonque.

Bien que la phrase soit tres mal formulée, elle laisse entendre que la gravitation se propage sous forme d'onde suite à la présence de matière. Maintenant cela n'est pas nouveau, ca s'appelle la relativité générale.

IL existe une autre force qui ne s'exprime pas au niveau macroscopique mais qui est pourtant là

et il en existe au moins une autre, la force faible, mais tu remarqueras en relisant que je les avais volontairement mises de coté car non-pertinentes à la discussion.

c'est la force forte qui est une sorte de potentiel comprimé ('à l'image d'un ressort) mais qui pour s'exprimer à besoin d'une erergie au moins egale à celle qui regnait lors de la creation des protons et qui lie entre eux les quarks
et antiquarks!

Désolé, mais ca c'est un bon charabia.

[invite60be3959]

Malheureusement si, ou presque

toute la nuance est dans le "presque" et est de taille !! En effet, un photon n'interagit pas avec le champs de Higgs (CH). Si l'on garde l'image de la mélasse visqueuse au pied de la lettre, le photon devrait ralentir, comme il le fait dans l'eau et encore plus dans un fluide de densité suprérieure, et pourtant il va toujours à c dans le vide + CH, donc l'image ne marche plus.
De plus à haute énergie le potentiel du CH devient nul et la symétrie est restaurée, les boson W, Z et sont tous de masse nulles. De même, si l'on regarde l'image de la mélasse visqueuse au pied de la lettre, il faudrait donc qu'elle de dilue à haute énergie. Déjà beaucoup plus dificile à imaginer !
Enfin, le CH n'interagit pas de la même façon avec toutes les particules (ce qui n'est pas expliqué dans le modèle standart), ce qui encore une fois montre l'éceuil de la mélasse visqueuse supposée être uniforme et non-discriminative selon la nature des particules.

On se rend donc bien compte que l'analogie fait assez vite défaut et reste à un niveau de vulgarisation scientifique (càd presque totalement fausse, mais pas vraiment!); mais cela reste tout de même une bonne image pour introduire le CH.

[inviteca4b3353]

En effet, un photon n'interagit pas avec le champs de Higgs (CH). Si l'on garde l'image de la mélasse visqueuse au pied de la lettre, le photon devrait ralentir, comme il le fait dans l'eau et encore plus dans un fluide de densité suprérieure, et pourtant il va toujours à c dans le vide + CH, donc l'image ne marche plus.

C'est vrai. D'ou la nuance dans la presque

De plus à haute énergie le potentiel du CH devient nul et la symétrie est restaurée, les boson W, Z et sont tous de masse nulles. De même, si l'on regarde l'image de la mélasse visqueuse au pied de la lettre, il faudrait donc qu'elle de dilue à haute énergie. Déjà beaucoup plus dificile à imaginer !

Ca, par contre c'est faux. Meme dans la phase symétriques les W et Z ont une masse non nulle due à la présence d'un plasma à température finie. Ils frottent dans ce cas sur le bain thermique et ont une masse qui varie que T. En revanche, et c'est pour cela que j'aime beaucoup cette analogie, à haute température la mélasse de Higgs s'évapore. Il y a une transition de phase comme si on faisait bouillir de l'eau liquide. C'est la meme transition.

[Jean_Luc]

Bonjour à tous,

Le démantèlement du LEP à été repoussé de 6 mois car ils pensaient avoir quelques événements pouvant confirmer la présence du Higgs. En tous cas, c'étaient les bruits de couloir dans l'accélérateur ou je bosse. Karibou Blanc, vous m'avez l'air particulièrement convaincu de son existence Parfois je me demande si ce boson n'a pas été déjà plus ou moins découvert et que l'on nous ait caché la découverte (construction du LHC oblige). Qu'en pensez-vous ?

[invite9c9b9968]

Bonjour à tous,

Le démantèlement du LEP à été repoussé de 6 mois car ils pensaient avoir quelques événements pouvant confirmer la présence du Higgs. En tous cas, c'étaient les bruits de couloir dans l'accélérateur ou je bosse. Karibou Blanc, vous m'avez l'air particulièrement convaincu de son existence Parfois je me demande si ce boson n'a pas été déjà plus ou moins découvert et que l'on nous ait caché la découverte (construction du LHC oblige). Qu'en pensez-vous ?

Je me permets de répondre à la place de Karibou

A la fin de la vie du LEP, il y avait un signal à 3 sigma dans l'expérience ALEPH (ce qui signifie que la probabilité que ce signal soit dû à une simple fluctuation statistique dans la prise de données est de 0,25 % ), ce qui n'est pas suffisant pour parler de découverte (il faut un signal à 5 sigma pour parler de découverte en physique des particules)

Depuis, l'analyse plus détaillée des signaux (et surtout en combinant les différentes expériences sur le LEP, donc ALEPH, ATHENA, etc..) ont fait retomber le signal à 1,7 ou 2 sigma, ce qui est toujours insuffisant. Il faudrait plus de stats pour savoir, mais cela ne servait à rien d'attendre, le LHC demandait à être construit

[inviteca4b3353]

Karibou Blanc, vous m'avez l'air particulièrement convaincu de son existence

Je ne suis pas convaincu qu'il existe. Si on en parle beaucoup depuis longtemps, c'est pour la raison suivante. La réalité expérimentale impose une brisure de la symétrie électrofaible, et il n'existe que très très peu de modèles qui réalisent celle-ci sans boson de Higgs (apres 40 ans de recherche active sur le sujet). A ma connaissance (et elle est assez large dans ce domaine) il n'en existe qu'un qui tienne réellement la route (parce qu'on a des tas de contraintes expérimentales annexes) et il s'appuie sur l'existence d'une dimension d'espace supplémentaire. Ainsi cela parait très difficile de concevoir que le Higgs n'existe pas. Mais bien evidemment, rien ne l'impose et la nature de la brisure électrofaible peut etre tout autre. L'expérience tranchera.

[Jean_Luc]

Bonjour,

Tout d'abord merci pour vos réponses

A la fin de la vie du LEP, il y avait un signal à 3 sigma dans l'expérience ALEPH (ce qui signifie que la probabilité que ce signal soit dû à une simple fluctuation statistique dans la prise de données est de 0,25 % ), ce qui n'est pas suffisant pour parler de découverte (il faut un signal à 5 sigma pour parler de découverte en physique des particules)

5 ça fait 5,73.10^-5 % de chance de se tromper , non ? Sur Wikipedia, il donne une erreur de 0,00003 % (~5,12) pour valider la découverte, Faut-il corriger (un peu) WikiPedia ?

(...) le LHC demandait à être construit

J'en conviens, espérons qu'il marchera

Ainsi cela parait très difficile de concevoir que le Higgs n'existe pas. Mais bien evidemment, rien ne l'impose et la nature de la brisure électrofaible peut etre tout autre

Oui, ça me parait également difficile d'envisager un modèle faisant intervenir une nouvelle dimension d'espace. Ceci-dit, je suis d'accord avec vous et

L'expérience tranchera.