Le boson de Higgs pour les nuls

[invitea0ecda6e]

Bonjour à tous,

Alors voilà, le boson de Higgs semble faire parler de lui en ce moment et il paraitrait même que des choses importantes sont sur le point d'être découvertes.
Le problème: mes connaissances en physiques se limitent à celles de math spé, il y a déjà plusieurs années (bref à pas grand chose).

D'après wikipedia, si l'existence du boson était validée,

Il permet d'expliquer la brisure de l'interaction unifiée électrofaible en deux interactions par l'intermédiaire du mécanisme de Higgs. Il serait aussi le quantum du champ de Higgs.

Le boson de Higgs donnerait une masse non nulle à certains bosons de jauge (bosons W et boson Z) de l'interaction électrofaible leur conférant des propriétés différentes de celles du boson de l'électromagnétisme, le photon.

Bref je n'y comprend malheureusement pas grand chose....

Est-ce qu'une bonne âme aurait la patience de bien vouloir user d'un peu de vulgarisation ? Ou s'il existe déjà une vulgarisation du sujet, de m'indiquer ou la trouver ?

Merci d'avance
-----

[doul11]

bonsoir,

l’électromagnétisme et l'interaction faible on été réunis dans une seule théorie : la théorie électrofaible, a haute énergie cette interaction est porté par un seul boson, mais a basse énergie il y a les photons d'un coté pour l’électromagnétisme et les bosons W et Z pour l'interaction faible, les physiciens on donc du trouver un système qui explique cette différence entre haute et basse énergie, c'est ce que l'on appelle une brisure de symétrie, c'est le mécanisme de Higgs. Est-ce plus clair ?

http://www.diffusion.ens.fr/vip/pageF02.html

[invitea0ecda6e]

Oui merci beaucoup.
Si je comprend bien, la validation de l'existence du boson de Higgs expliquerait cette différence ?

[invite5e5dd00d]

Si je comprend bien, la validation de l'existence du boson de Higgs expliquerait cette différence ?

Oui. Si toutefois il n'est pas découvert, il faut abandonner la brisure de symétrie pour expliquer cette différence entre les bosons W,Z d'un côté et le photon de l'autre. Différence qui s'observe très bien expérimentalement.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitea0ecda6e]

Merci pour votre aide !

[invite7ce6aa19]

Oui. Si toutefois il n'est pas découvert, il faut abandonner la brisure de symétrie pour expliquer cette différence entre les bosons W,Z d'un côté et le photon de l'autre. Différence qui s'observe très bien expérimentalement.

Il n y a pas trop d'inquiétude à avoir car le mécanisme de Higgs a été observé depuis très longtemps puisqu il s'agit tout simplement de la supraconductivité

protototype de brisure d'un groupe de jauge.

[invite5e5dd00d]

Il n y a pas trop d'inquiétude à avoir car le mécanisme de Higgs a été observé depuis très longtemps puisqu il s'agit tout simplement de la supraconductivité

Oui, désolé, j'ai manqué de précision. Je parle du mécanisme de Higgs dans le contexte de l'interaction électrofaible...

[invite7ce6aa19]

Oui, désolé, j'ai manqué de précision. Je parle du mécanisme de Higgs dans le contexte de l'interaction électrofaible...

Bonjour,

Tu n'as pas a être désolé.


J'ajoute ceci car peu de gens connaissent la supraconductivité. La physique du solide n'est pas très sexy!!.


Néanmoins des physiciens de particules élémentaires appelle le mécanisme de Higgs en fait mécanisme de Anderson-Higgs

(voir par exemple le livre de A.Zee intitulé: Quantum Field Theory in a Nutshell) car en effet Higgs dans sa publication cite effectivement P.W Anderson.


Par ailleurs on a attribué le prix Nobel à Glashow, Salam et Weinberg pour le modèle des leptons en se servant du mécanisme de Higgs pour expliquer et prévoir

les masses des W et du Z° masses qui ont été confirmées par la suite.


En tenant compte de la supraconductivité et du modèle GSW ce ne sera pas une surprise de trouver la trace d'un boson de Higgs. cela fait partie corps et

âme des théories de jauge.

[invite9c9b9968]

Bonjour,

Quelques remarques

Oui. Si toutefois il n'est pas découvert, il faut abandonner la brisure de symétrie pour expliquer cette différence entre les bosons W,Z d'un côté et le photon de l'autre. Différence qui s'observe très bien expérimentalement.

Ce n'est pas tout à fait ça. Il existe par exemple quantités de modèles théoriques sans Higgs, mais où il y a bien brisure de symétrie électrofaible. Cette brisure est véritablement nécessaire si on veut faire des choses cohérentes avec les théories de jauges à bosons massifs (et éviter des problèmes d'unitarité, voire de renormalisabilité).

l’électromagnétisme et l'interaction faible on été réunis dans une seule théorie : la théorie électrofaible, a haute énergie cette interaction est porté par un seul boson, mais a basse énergie il y a les photons d'un coté pour l’électromagnétisme et les bosons W et Z pour l'interaction faible

Ce que vous écrivez est malheureusement faux. Comme je le répète ces derniers temps sur ce forum, la théorie électrofaible est en fait une fausse unification, ou plutôt une unification partielle. Dans le Modèle Standard, on a toujours deux algèbres de Lie distinctes avec deux constantes de couplages distinctes, l'hypercharge faible Y via une algèbre U(1)_Y (et son boson B associé) et l'isospin faible via une algèbre SU(2) (et ses 3 bosons de jauge W_i associés).

À haute énergie ces quatre bosons n'ont pas de masse (c'est-à-dire que tant que la symétrie dite électrofaible, c'est-à-dire SU(2) x U(1), n'est pas brisée). Le mécanisme de Higgs permet de "mélanger" ces deux symétries, en brisant SU(2) x U(1)_Y en un U(1)_EM (attention, U(1)_Y et U(1)_EM ne sont pas les mêmes algèbres de Lie, même si mathématiquement c'est à chaque fois le même groupe !). Ainsi les bosons B et W_i se mélangent entre eux, et grâce à l'interaction avec le champ de Higgs qui brise la symétrie, on a à la fin dans le spectre un photon A sans masse, et trois bosons W+, W- et Z qui eux sont massifs et sont des mélanges des bosons B et W_i

Donc non il n'y a pas qu'un seul boson à haute énergie

Cordialement,

G.

[albanxiii]

Bonjour,

Néanmoins des physiciens de particules élémentaires appelle le mécanisme de Higgs en fait mécanisme de Anderson-Higgs

(voir par exemple le livre de A.Zee intitulé: Quantum Field Theory in a Nutshell) car en effet Higgs dans sa publication cite effectivement P.W Anderson.

Et ni l'un ni l'autre n'étaient au courant des articles de François Englert et Robert Brout sur le même sujet. Bon, d'accord c'était quasiment en même temps.
D'ailleurs ces deux physciens belges et Peter Higgs ont reçu le Particle Prize de la société européenne de physique conjointement.

Quelques infos supplémentaires : http://fr.wikipedia.org/wiki/Robert_Brout et http://fr.wikipedia.org/wiki/Fran%C3%A7ois_Englert

[invite7ce6aa19]

Bonjour,



Et ni l'un ni l'autre n'étaient au courant des articles de François Englert et Robert Brout sur le même sujet. Bon, d'accord c'était quasiment en même temps.
D'ailleurs ces deux physciens belges et Peter Higgs ont reçu le Particle Prize de la société européenne de physique conjointement.

Quelques infos supplémentaires : http://fr.wikipedia.org/wiki/Robert_Brout et http://fr.wikipedia.org/wiki/Fran%C3%A7ois_Englert

Bonjour,


C'est tout à fait exacte.

Pour être encore plus juste,

en plus d'Anderson (qui est le premier papier en 1967) il faut ajouter:

P.Higgs, F.Englert, R Brout, G Guralnick, C Hagen, T Kibble.


Encore que bien avant Anderson il faudrait citer:

Landau et Ginzburg

[invitef17c7c8d]

Mais du coup, lorsque le boson sera découvert, à qui ira le prix Nobel ???

La recherche est devenu tellement communautaire avec des milliers de ramifications que bientot ces prix seront attribués aux intituts plutôt qu'aux hommes (tel le CERN par exemple).

Il est de plus en plus difficile de savoir qui fait quoi.
A l'époque de Galillé et Newton, les choses étaient quand même plus simples!

Le prix Nobel risque de perdre toute crédibilité si le choix des lauréats devient arbitraire.

[albanxiii]

Re,

en plus d'Anderson (qui est le premier papier en 1967) il faut ajouter:

P.Higgs, F.Englert, R Brout, G Guralnick, C Hagen, T Kibble.


Encore que bien avant Anderson il faudrait citer:

Landau et Ginzburg

Je sais que Landau et Ginzburg ont travaillé sur les transitions de phase, et que c'est à partir de cette partie de la physique statistique de Englert et Brout ont abouti au mécanisme de Higgs.
Mais Landau et Ginzburg, à ma connaissance, n'ont pas directement travaillé sur le mécanisme de Higgs. D'ailleurs, le malheureux Landau a cessé de vivre en tant que physicien le 7 janvier 1962 ... trop tôt.

Quelles ont été les contributions des physiciens dont l'ai souligné le nom ?

Mais du coup, lorsque le boson sera découvert, à qui ira le prix Nobel ???

Dans chaque équipe un y a généralement une personne qui donne l'impulsion, la direction. Bref, qui inspire le reste de l'équipe. Les talents sont divers et variés, et tous nécessaires, mais généralement les récompenses vont aux leaders.
Par exemple, Pierre Gilles de Gennes a travaillé avec beaucoup de personnes, tant théoriciens qu'expérimentateurs mais de l'avis de tous ses collaborateurs c'est lui qui traçait la voie. Il était un cran au dessus (*) . Et cela dans tous les domaines qu'il a touchés en physique.

Pour le cas particulier du boson de Higgs, il n'y a qu'à voir la liste des auteurs des publications qui sortent des expériences du LHC pour voir que ça va faire pal mal de candidats.... Sinon, pour la découverte des bosons W et Z, ce sont juste 2 personnes qui ont eu le Nobel, Rubia et Van der Meer.

(*) et il travaillait énormément, WE compris.... quand il a eu son prix Nobel et qu'un journaliste lui a demandé ce que cela allait changer dans sa vie il a répondu quelque chose comme "je vais devoir me lever à 4 ou 5h00 au lieu de 6h00 maintenant".

[invitef17c7c8d]

Perso j'aime bien les petites histoires qui ont fait la grande Histoire de la physique. En fait je me rends compte que j'ai un coeur de midinette ...

Mais plus sérieusement, je trouve qu'il est instructif au-dela de l'anecdote de connaitre les conflits et les rivalités entre les savants. Le plus célèbre est peut-être celui entre Niels Bohr et Einstein. Mais il y a aussi les railleries de Pauli et Schrodinger à l'egard de Dirac. Le pauvre Boltzmann quand à lui n'a pas supporté les attaques de Ostwald au point de se suicider.

Je trouve cependant qu'après les années 70, il devient de plus en plus difficile de mettre des noms sur des théories.

J'ai un peu découvert De Gennes à travers ses travaux sur les polymères. Eh oui, effectivement, je peux admettre qu'il fut au dessus du lot!

[invite5e5dd00d]

Salut Gwyddon,

Ce n'est pas tout à fait ça. Il existe par exemple quantités de modèles théoriques sans Higgs, mais où il y a bien brisure de symétrie électrofaible. Cette brisure est véritablement nécessaire si on veut faire des choses cohérentes avec les théories de jauges à bosons massifs (et éviter des problèmes d'unitarité, voire de renormalisabilité).

Oui, merci pour la précision - qui me fait défaut en ce moment . Tiens, à propos de ça, l'unitarité, je vois mal comment c'est contournable dans le SM, idem pour la renormalisation si on veut un SM un tant soit peu prédictif. Peut-être tu peux nous éclairer ?

Tu as raison de dire qu'il existe d'autres modèles sans Higgs qui expliquent la brisure de symétrie, encore heureux. Mais avouons-le nous : ils sont nettement moins élégants et souvent bien plus complexes.

S.

[doul11]

Bonsoir,

À haute énergie ces quatre bosons n'ont pas de masse (c'est-à-dire que tant que la symétrie dite électrofaible, c'est-à-dire SU(2) x U(1), n'est pas brisée). Le mécanisme de Higgs permet de "mélanger" ces deux symétries, en brisant SU(2) x U(1)_Y en un U(1)_EM (attention, U(1)_Y et U(1)_EM ne sont pas les mêmes algèbres de Lie, même si mathématiquement c'est à chaque fois le même groupe !). Ainsi les bosons B et W_i se mélangent entre eux, et grâce à l'interaction avec le champ de Higgs qui brise la symétrie, on a à la fin dans le spectre un photon A sans masse, et trois bosons W+, W- et Z qui eux sont massifs et sont des mélanges des bosons B et W_i

Merci Gwyddon pour ces précisions

Quand tu parle de "mélange" il s'agit de décrire les boson W+, W- et Z dans une base |B>+|W_i> ?

Il y a quelques temps j'avais vu une vidéo ou Jean Iliopoulos qualifiait le mécanisme de Higgs de génial, j'avais pas compris pourquoi il disait ça ? en fait plus j'en apprend sur le mécanisme de Higgs, moins je comprends la théorie et plus je comprends pourquoi Jean Iliopoulos dit que c'est génial, mais j'ai surement pas des bases suffisantes en physique théorique pour vraiment comprendre la finesse du mécanisme