Question de béotien sur le boson de Higgs

[invitebdf515f4]

J'ai cru comprendre que le boson de Higgs est une particule impliquée dans l'apparition de la masse.
Or, toute la matière qui nous entoure est massique.
Donc, j'en conclu que -si Higgs a vu juste- nous baignons en permanence dans un flux continu de bosons de Higgs.

Du coup, je me demande pourquoi il est nécessaire de construire un accélérateur de particules de 9 km de diamètres pour le détecter.
Pourquoi diable ne peut-on pas détecter les bosons de Higgs qui se trouvent dans mon arrière cuisine ?
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[invite829bf453]

Bah le problème c'est qu'on est pas à cent pour cent sur que le mécanisme de Higgs soit correcte, donc on ne peut pas raisonner par "tout a une masse, donc le champs de Higgs existe, donc le boson aussi".

Donc la meilleur manière de prouver que le mécanisme et le champ de Higgs existent reste encore d'observer son boson.

[coussin]

Pourquoi diable ne peut-on pas détecter les bosons de Higgs qui se trouvent dans mon arrière cuisine ?

En disant ça tu supposes que le boson de Higgs est facile à détecter et détectable avec, je ne sais pas, tes yeux ou un petit appareil quelconque ?

Bah ces deux points sont faux… Le boson de Higgs est diablement difficile à détecter et « l'appareil » qu'il faut pour espérer le détecter c'est un accélérateur de 9km de diamètre.

[mtheory]

J'ai cru comprendre que le boson de Higgs est une particule impliquée dans l'apparition de la masse.
Or, toute la matière qui nous entoure est massique.
Donc, j'en conclu que -si Higgs a vu juste- nous baignons en permanence dans un flux continu de bosons de Higgs.

Du coup, je me demande pourquoi il est nécessaire de construire un accélérateur de particules de 9 km de diamètres pour le détecter.
Pourquoi diable ne peut-on pas détecter les bosons de Higgs qui se trouvent dans mon arrière cuisine ?

C'est très simple, imaginez le CHAMP de Higgs comme un liquide baignant tout l'Univers. D'une certaine façon, la masse c'est la résistance d'un objet à changer de mouvement tout comme l'eau liquide s'oppose au déplacement d'une corps. Une particule est un quanta d'excitation, donc d'énergie d'un champ. Pour reprendre l'analogie de l'eau, quand il y a une vague ou du son qui se propage on a de l'énergie mécanique. De même, un boson de Higgs, ça se manifeste comme une onde dans le CHAMP de Higgs.

Métaphoriquement, on fait des collisions pour écouter faire un "son" dans le champ "liquide" de Higgs. Si il n'y a que le vide, il n'y aura pas de son, et en fonction de la nature du champ de Higgs, on aura un son particulier comme du son dans de l'air ou de l'hélium ça n'est pas la même chose.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite7ce6aa19]

J'ai cru comprendre que le boson de Higgs est une particule impliquée dans l'apparition de la masse.
Or, toute la matière qui nous entoure est massique.
Donc, j'en conclu que -si Higgs a vu juste- nous baignons en permanence dans un flux continu de bosons de Higgs.

Du coup, je me demande pourquoi il est nécessaire de construire un accélérateur de particules de 9 km de diamètres pour le détecter.
Pourquoi diable ne peut-on pas détecter les bosons de Higgs qui se trouvent dans mon arrière cuisine ?

Bonjour,


Quelques éléments pour la compréhension.


1- champs et particules.



En physique des "particules" on distingue 2 concepts:

Le champ est les "particules"

Le champ est un concept classique et qui possède une énergie cinétique et énergie potentielle (comme les particules de la mécanique classique).

Ce Champ quantifié donne des niveaux d'énergies. La différence d'énergie entre 2 niveaux est un quantum d'énergie

que l'on appelle excitation élémentaire et malheureusement "particules" par paresse intellectuelle.

Il y a par exemple un champ électromagnétique classique dont le excitations élémentaires s'appellent photons.

De même façon il y a de bonnes raisons d'envisager qu'il existe un champ de Higgs dont les excitations élémentaires s'appellent bosons de Higgs.


2- Les excitations de Higgs dans l'histoire de l'Univers.


L'histoire de L'univers c'est une longue détente adiabatique caractérisée par une baisse de température.

Dans cette histoire il y a de nombreuses transitions de phases, cad de changements qualitatifs.

a environ 1 GeV le champ de Higgs à perdu son énergie cinétique au bénéfice de l'énergie de masse de particules qui étaient de masse nulle.

En termes quantiques cela veut dire que les bosons de Higgs ont disparus (rappel ce sont des excitations élémentaires)

et que leur énergie est transformé en énergie de masse d'autre particules.


3- Mise en évidence du champ de Higgs aujourd' hui.


Aujourd'hui le champ de Higgs est dans son état fondamental, ce qui veut dire qu'il y a plus de bosons de Higgs.

La solution pour produire des bosons de Higgs est de faire collisionner des particules (des protons) à une énergie bien supérieure

à la première excitation de Higgs (ce que l'on appelle de la spectroscopie d'excitation). Cette énergie est estimée

que l'on a grosso -modo estimée dans la gamme 100 GeV


On espère ainsi d e produire dans le chemin de désintégration de la collision proton-proton, quelques bosons de Higgs

qui se manifesteront eux-même par leur propre désintégration en particules connues et détectables, cela va de soi.


donc voici des explications réalistes (conforme à la physique) qui ne font appel à aucune image et qui j'espère aideront

à comprendre la physique du boson de Higgs.

[invite8ef897e4]

Bonjour tout le monde,

je voudrais faire la remarque que la masse autour de nous n'est pas due au mecanisme de Higgs. Elle est due a l'energie stockee dans le champs de glue, ou dans un autre langage, a la dependance avec l'echelle du propagateur des quarks constituants. Si donc vous voulez etudier la masse ordinaire, c'est un probleme different que celui du Higgs auquel il faut s'addresser. Certains savent sans doute que c'est un probleme qui m'interesse personellement, neanmoins mon but n'est pas d'en faire la publicite ici : je crois qu'il est important pour la question initiale de realiser que le Higgs repond a une question differente ! Plus particulierement, je ne comprend pas la remarque suivante :

a environ 1 GeV le champ de Higgs à perdu son énergie cinétique au bénéfice de l'énergie de masse de particules qui étaient de masse nulle.

Il doit y avoir une erreur de typographie dans l'echelle mentionnee, qui est (grosso-modo) celle relevante a l'interaction forte.

Pour reprendre ce que disait Mtheory, l'existence d'un champ effectif de Higgs realisant le mecanisme n'implique pas que ce champ est fondamental (c'est a dire n'implique l'existence d'un boson de Higgs fondamental).

[invite1c0eeca8]

bsr

le boson de higgs est une particule énergétique très stable qui necessite beaucoup d'énergie pour changer de niveau d'énergie et par conséquent pour être détectée

[invite7ce6aa19]

Il doit y avoir une erreur de typographie dans l'echelle mentionnee, qui est (grosso-modo) celle relevante a l'interaction forte.

Merci d'avoir remarquer l'erreur.

Ce n'est pas 1 Gev comme je l'ai écrit mais 1 TeV qui aurait fallu lire.

Le Gev c'est le domaine de la transition quarks-Hadrons.

Pour reprendre ce que disait Mtheory, l'existence d'un champ effectif de Higgs realisant le mecanisme n'implique

pas que ce champ est fondamental (c'est a dire n'implique l'existence d'un boson de Higgs fondamental).

Là je ne comprends pas. Si il y a un champ alors quantiquement il y a des excitations, non?

[invite6754323456711]

Bonjour,

Retrouvons nous les deux concepts de masse :

Masse inerte

D'une certaine façon, la masse c'est la résistance d'un objet à changer de mouvement

Masse pesante

je voudrais faire la remarque que la masse autour de nous n'est pas due au mecanisme de Higgs. Si donc vous voulez etudier la masse ordinaire, c'est un probleme different que celui du Higgs auquel il faut s'addresser.

?

Quelles sont les propriétés qui les différencient ? Celles qui les unifient ?

Patrick

[invite7ce6aa19]

Bonsoir à tous.


Je crains que le mécanisme de Anderson-Higgs ne soit pas du tout compris.


En bref:


Dans une transition de phase "standard" il y a une perte de symétrie qui s'exprime par le fait

que l'état (après transition) relève du groupe de symétrie H qui est un sous-groupe du groupe G avant la transition.

Ce qui caractérise la transition est l'apparition de modes de Goldstone qui sont des modes à dispersion plate

et dont le nombre est égal au nombre de générateurs du sous-groupe.


Cela correspondant donc à une brisure de symétrie classique.

Dans le cas d'une brisure de symétrie d'un groupe de jauge (comme dans le cas de la supraconductivité)

les modes de Goldstone peuvent être éliminés par un changement de jauge et ceci fait apparaitre un terme de masse (pour les photons).


Plus explicitement soit un champ O(4) purement cinétique L , cad sans masse.

Ce champ est couplé à un champ de Higgs avec un potentiel V(Fh, T) dont la forme dépend de la température T.

A haute température (au dessus de la température de transition) ce champ a son minima de potentiel en Fh = 0

A basse température le champ à son minima pour une valeur Fh° non nulle.


A température nulle le champ L est composée du terme cinétique + terme de masse qui vient de l'élimination du mode de Goldstone.



Dans le cas de la brisure SU(2)*U(1) vers U(1)e le potentiel en dessous de la température de transition a la forme d 'un chapeau mexicain.

Il y a donc un seul mode de Goldstone [groupe u(1) a 1 générateur], dont l'élimination par transformation de jauge donne les masses Z°;W+,W-

Au bilan c'est l'énergie potentielle du champ de Higgs qui a été donné à l'énergie de masse du champ auquel il est couplé.



Ceci ne correspond en rien à l'image d'une masse qui frotte dans un milieu visqueux?

[Rachilou]

C'est très simple, imaginez le CHAMP de Higgs comme un liquide baignant tout l'Univers. D'une certaine façon, la masse c'est la résistance d'un objet à changer de mouvement tout comme l'eau liquide s'oppose au déplacement d'une corps. Une particule est un quanta d'excitation, donc d'énergie d'un champ. Pour reprendre l'analogie de l'eau, quand il y a une vague ou du son qui se propage on a de l'énergie mécanique. De même, un boson de Higgs, ça se manifeste comme une onde dans le CHAMP de Higgs.

Métaphoriquement, on fait des collisions pour écouter faire un "son" dans le champ "liquide" de Higgs. Si il n'y a que le vide, il n'y aura pas de son, et en fonction de la nature du champ de Higgs, on aura un son particulier comme du son dans de l'air ou de l'hélium ça n'est pas la même chose.

1- champs et particules.



En physique des "particules" on distingue 2 concepts:

Le champ est les "particules"

Le champ est un concept classique et qui possède une énergie cinétique et énergie potentielle (comme les particules de la mécanique classique).

Ce Champ quantifié donne des niveaux d'énergies. La différence d'énergie entre 2 niveaux est un quantum d'énergie

que l'on appelle excitation élémentaire et malheureusement "particules" par paresse intellectuelle.

Il y a par exemple un champ électromagnétique classique dont le excitations élémentaires s'appellent photons.

De même façon il y a de bonnes raisons d'envisager qu'il existe un champ de Higgs dont les excitations élémentaires s'appellent bosons de Higgs.

Bonjour, bonsoir,

Cela fait diablement penser à un supposé "ether" qui est supposé ne pas exister...
Un "ether" pour le boson et par pour le "photon"

Excusez-moi du peu de niveau que j'ai dans cette discussion... mais pourrait-on frôler l'idée sans passer au bûcher ensuite de dire qu'il pourrait exister un milieu qui à la fois serait composé de bosons et de photons ; qui au fond serait la même chose...

Franchement je balance l'idée sans aucune croyance à priori ; mais j'essaye seulement à mon niveau de comprendre le monde selon mes impressions sensibles.

Merci de m'éclairer, comme vous le pouvez


Bien à vous.

[invite8ef897e4]

Là je ne comprends pas. Si il y a un champ alors quantiquement il y a des excitations, non?

Bien d'accord. Je fais simplement la distinction entre boson de Higgs fondamental qui est ce que l'on suppose lorsqu'on montre des limites de recherches courantes, et boson effectif du a un autre champ.

Par exemple, QCD elle-meme brise la symetrie chirale, et le condensat de quark-antiquark agit comme un boson de Higgs effectif qui contribue a la masse des bosons vecteurs W et Z. Je n'ai plus la valeur en tete, mais cette contribution est trop petite meme dans les incertitudes sur la valeur du condensat, et il est exclu que ce mecanisme tout seul puisse expliquer la totalite de la masse des W et du Z. Enfin, certains n'ont pas completement perdu espoir avec cette approche (c.f. le travail de Gribov, il invoque des effets non-perturbatifs et tente de construire un condensat de top-antitop).

On peut aussi supposer qu'il existe un autre secteur fort non-brise a plus haute energie, vous devez sans doute connaitre les scenarios dits de technicouleur et Higgs composites.

En ce qui concerne

Ceci ne correspond en rien à l'image d'une masse qui frotte dans un milieu visqueux?

il existe une petite bande dessinnee qui a ete primee en Angleterre

Pour comprendre l'origine de cette analogie, il faut se souvenir de la vieille image du Zitterbewegung dans laquelle le terme de masse est compris comme un terme d'interaction entre differents etats d'helicite.

[invite7ce6aa19]

il existe une petite bande dessinnee qui a ete primee en Angleterre

Pour comprendre l'origine de cette analogie, il faut se souvenir de la vieille image du Zitterbewegung dans laquelle le terme de masse est compris comme un terme d'interaction entre differents etats d'helicite.

C'est inquiétant, car cette bande dessinée représente d'une manière imagée ce qu'est une quasi-particule, ce que serait une particule disons qui se déplace dans un milieu visqueux (le milieu visqueux étant le champ de Higgs)

Mais cela n'a rien à voir avec le mécanisme du Higgs qui explique comment la "disparition'' (en fait un changement de jauge) des modes de Goldstone se transforme en masse des particules.

Dans un chapeau mexicain le mode de Goldstone correspond au "mouvement" circulaire. Ce que l'on appelle champ de Higgs c'est l'oscillateur qui reste après la "disparition" du mode de Goldstone et qui correspond dans le chapeau mexicain

au mouvement radial. Bien entendu ce champ de Higgs possèdent des excitations élémentaires que l'on appelle boson de Higgs. Ce sont ces bosons de Higgs que l'on cherche à identifier (très indirectement) dans le LHC et qui par

cohérence est censé valider le mécanisme de Higgs qui rappelons-le existe déjà puisque c'est l'explication fondamentale de la supraconductivité en termes de brisure de jauge.

[invitef17c7c8d]

J'ai cru comprendre que le boson de Higgs est une particule impliquée dans l'apparition de la masse.
Or, toute la matière qui nous entoure est massique.
Donc, j'en conclu que -si Higgs a vu juste- nous baignons en permanence dans un flux continu de bosons de Higgs.

Du coup, je me demande pourquoi il est nécessaire de construire un accélérateur de particules de 9 km de diamètres pour le détecter.
Pourquoi diable ne peut-on pas détecter les bosons de Higgs qui se trouvent dans mon arrière cuisine ?

On ne peut pas facilement le détecter, car cette confiture de bosons de Higgs, c'est tout simplement le vide quantique.
Et effectivement c'est parceque nous serions couplés avec cet environnement si particulier que nous aurions une masse.
La masse n'est donc plus une caractéristique intrinsèque.

Derrière cette idée de boson de Higgs, il y a le fameux modèle standard qui dit une chose remarquable à savoir, qu'il est plus naturel que les particules n'aient pas de masse plutôt qu'une.
Or les particules ont une masse! Donc au lieu de dire que le modèle standard est faux, on préfère introduire une nouvelle particule, celle de Higgs.. Les autres particules seraient ralenties par leur couplage avec ce milieu confituré de bosons de Higgs(ou pas dans le cas des photons et gluons), leur conférant une inertie apparente et donc une masse.

[invite8ef897e4]

Derrière cette idée de boson de Higgs, il y a le fameux modèle standard qui dit une chose remarquable à savoir, qu'il est plus naturel que les particules n'aient pas de masse plutôt qu'une.
Or les particules ont une masse! Donc au lieu de dire que le modèle standard est faux, on préfère introduire une nouvelle particule, celle de Higgs..

C'est une mauvaise formulation des choses a mon avis. Le modele standard predit que toutes les particules se comportent comme n'ayant pas de masse a hautes energies. Ce sont les theories de jauges qui n'admettent pas de terme de masse dans le lagrangien. Plutot que de dire qu'on insere le Higgs comme une rustine ad-hoc, le modele standard predit l'existence d'une nouvelle particule (le boson de Higgs) qui est responsable de la brisure de symmetrie de jauge a basses energies et restaure l'unitarite a hautes energies, dans un esprit ou le comportement sans masse est vraiment celui des particules fondamentales. A tel point que la bande dessinee plus haut s'interprete comme la diffusion sur le condensat de Higgs de deux particules fondamentales distinctes dont la seule caracteristique les differenciant est l'helicite. Pour le redire encore : non seulement l'electron est fondamental, mais ses deux etats d'helicite gauche et droit le sont aussi. Je crois que c'est le message que ne veux pas comprendre Mariposa lorsqu'il dit "c'est inquietant" que la bande dessinee ne montre pas de chapeau mexicain. Evidemment, comme toute "vulgarisation", elle a ses limites.

[invite9c9b9968]

Bonjour,

bsr

le boson de higgs est une particule énergétique très stable qui necessite beaucoup d'énergie pour changer de niveau d'énergie et par conséquent pour être détectée

Euh non le boson de Higgs est justement une particule très instable... Et donc on cherche à la détecter en étudiant ses (possibles) produits de désintégration.

Dans un chapeau mexicain le mode de Goldstone correspond au "mouvement" circulaire. Ce que l'on appelle champ de Higgs c'est l'oscillateur qui reste après la "disparition" du mode de Goldstone et qui correspond dans le chapeau mexicain

au mouvement radial.

Non ça c'est faux. Le champ de Higgs c'est l'isodoublet complet, qui comprend aussi les modes de Goldstone après brisure. Techniquement, on parle de champ de Higgs avant brisure (et qui est responsable de la brisure, c'est le doublet de SU(2) complet c'est-à-dire 2 champs scalaires complexes) et de boson de Higgs le champ réel restant qui est (en effet) le champ radial dont les excitations élémentaires vont donner les particules "boson de Higgs".

Cordialement,

G.

[invitefa94d55c]

Bonsoirs !

hlbnet dit
Or, toute la matière qui nous entoure est massique.

Je ne suis pas d'accord avec cela.

Premièrement si le Higgs existe, il ne peut qu'être intriquer avec la matière.

La mécanique d'interaction possible du Higgs avec la matière en est une d'intriquement, se qui peut impliquer des particule de masse nul, le Higgs et sa mécanique ne peut se prouver car le Higgs coexiste avec la masse par intriquement.

L’existence du boson de Higgs sera-t-elle confirmée en 2012 ?

http://www.science.gouv.fr/fr/actual...rmee-en-2012-/

Cat . .

[invitef17c7c8d]

Bonjour,



Euh non le boson de Higgs est justement une particule très instable... Et donc on cherche à la détecter en étudiant ses (possibles) produits de désintégration.



Non ça c'est faux. Le champ de Higgs c'est l'isodoublet complet, qui comprend aussi les modes de Goldstone après brisure. Techniquement, on parle de champ de Higgs avant brisure (et qui est responsable de la brisure, c'est le doublet de SU(2) complet c'est-à-dire 2 champs scalaires complexes) et de boson de Higgs le champ réel restant qui est (en effet) le champ radial dont les excitations élémentaires vont donner les particules "boson de Higgs".

Cordialement,

G.

Bonjour G,

Comment l'aspect ondulatoire (les modes de Goldstone) se produit-il?
Comment la brisure de symétrie produit-elle ce phénomène ondulatoire?

[invite9c9b9968]

Bonjour lionelod,

Je ne comprends pas ta question désolé...

À quoi fais-tu référence exactement en parlant de "phénomène ondulatoire" ?

Cordialement,
G.

[invitef17c7c8d]

En fait mon interrogation est assez générale et concerne le lien fort et puissant entre brisure de symétrie, condensat et phénomène ondulatoire.

Commençons par le phénomène ondulatoire classique dirons-nous tel qu'il est mathématisé par son équation différentielle : L'équa diff nous dit que si l'accélération et le laplacien du déplacement sont proportionnels, alors ça oscille, ça ondule, ça vibre, etc.

Si maintenant on s'interesse au phénomène ondulatoire de la lumière, alors l'approche semble être différente. Ou tout au moins, le mécanisme par lequel on aboutit à l'oscillation est différent. En effet, c'est le condensat de milliards de photons entre eux, coopérant à l'unisson de telle sorte que, macroscopiquement, nous observateurs, nous voyons une onde.
Et donc on voit clairement ici qu'on est à des années lumières de l'équation d'onde!
Le germe de l'onde semble en réalité être déja intrinsèque au photon (en raison de la dualité du photon).

Il semble que les modes de Golstone soient également des modes d'oscillation. Comment dans ce cas là aussi, l'oscillation apparait. Par quel mécanisme?

C'est surement du charabia ce que j'écris. Pas obligé de répondre.