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boson de Higgs et masse minimale



  1. #1
    celegorm

    boson de Higgs et masse minimale

    bonjour à tous,
    j'ai cru comprendre que la masse de toute chose était dû à l'interaction du boson de Higgs avec le champ du même nom.
    La détermination de la masse (125,3 ± 0,6) GeV⋅c-2) du boson de Higgs permet-elle de dire qu'il s'agit de la masse minimale d'un fermion (les électrons, les quarks et les neutrinos.) ?
    J'imagine que non car je lis par ailleurs que (par exemple) les neutrino électroniques ont une masse < 2,5 eV.c-2 ce qui me parait beaucoup beaucoup moins que le fameux boson.

    manifestement je n'ai pas tout compris...

    Merci d'avance de vos lumières.

    -----


  2. #2
    Deedee81

    Re : boson de Higgs et masse minimale

    Salut,

    La masse propre des particules n'est pas due à la masse du Higgs mais à l'interaction avec le champs de Higgs (l'analogie souvent utilisée c'est qu'une particule avance dans le champs de Higgs comme si elle devait avancer dans le la mélasse. Cela lui donne une vitesse plus faible, donc une "masse effective").

    A ma connaissance, les constantes de couplages avec le Higgs sont des paramètres libres (je ne connais que quelques inégalités sur les masses issues des mécanismes de brisure de symétrie). Cette masse minimale (hors zéro pour le photon, qui n'est pas couplé au Higgs) est donc un problème théorique ouvert.

    Notons aussi que l'essentiel de la masse n'est pas dû au Higgs !!!! L'essentiel de la masse dans la matière vient des protons et des neutrons. Hors, dans ces hadrons, la masse des quarks qui les composent ne représente qu'une petite fraction de leur masse totale. L'essentiel vient des énergies de couplages quarks - gluons et des énergies cinétiques (selon la bonne vieille formule E = mc²).
    Cette actu est intéressante :
    http://www.futura-sciences.com/fr/ne...-soleil_39947/
    Avec un lien vers le dossier complet sur le Higgs
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  3. #3
    Amanuensis

    Re : boson de Higgs et masse minimale

    Sauf erreur, le mécanisme de Higgs a été introduit pour modéliser la masse de certains bosons élémentaires (bosons vecteur), et précisément ceux de l'interaction faible (les seuls bosons vecteur de masse non nulle). Il n'est pas nécessaire ou même utile pour les autres cas, ceux des fermions élémentaires. La masse de ceux-ci est une masse effective, et une régression infinie sur leur "composition" en termes d'interactions pourrait très bien converger sur une masse nulle du "fermion" (la masse effective venant alors, comme dans le cas du proton comme expliqué par Deedee, de termes énergétiques (1)).

    Bref, la chaîne de confusions qui va du boson de Higgs à la masse du Soleil, telle qu'on l'observe dans le plus gros de la littérature grand public, est longue...


    (1) Question : et peut-être de la masse des bosons de l'interaction faible ??? Après tout, les fermions élémentaires du modèle standard sont tous sensibles à l'interaction faible, non ? (Et c'est même l'une des deux seules auxquels ils sont tous sensibles, l'autre étant la gravitation, concept qui invoque aussi la masse...)
    Dernière modification par Amanuensis ; 22/01/2013 à 08h00.
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  4. #4
    Karibou Blanc

    Re : boson de Higgs et masse minimale

    Salut,

    j'ai cru comprendre que la masse de toute chose était dû à l'interaction du boson de Higgs avec le champ du même nom.
    Commençons par tordre le coup à une idée reçue (essentiellement véhiculée par les physiciens des particules eux-memes...):

    Le boson de Higgs n'est responsable en rien de la masse des particules élémentaires.

    On peut très bien écrire une théorie cohérente de champ de spin 1 massif (couplé à des fermions massifs) sans faire appel au boson de Higgs. Le véritable role de ce dernier est ailleurs. La théorie cohérente sus-dite ne plus valable à des énergies bien plus grande que la masse des bosons massifs, typiquement pour E> E_max~(4pi/g)mW ~ TeV, où mW est la masse du W et g est la constante de couplage faible. Notez que puisque g~0.6 (à l'échelle E~mW, rappel: les constantes varient logarithmiquement avec l'énergie) est bien inférieur à 4pi, la théorie est valable pour E~mW et elle fournit une bonne description des phénomènes impliquant le boson massif W.

    Un boson de Higgs dont la masse est < à E_max permet d'étendre le domaine de validité de la théorie de spin 1 massif à jusqu'à des énergies beaucoup plus importantes que E_max. Une chose importante à rappeler est que le boson de Higgs n'est pas la façon de résoudre ce problème. Il existe des alternatives au boson de higgs basées sur l'existence de nouvelles particules dont la masse est comparable à E_max. Avec la découverte cette été d'une particule (vraisemblablement) de spin 0 dont la masse est < au TeV, il semble que la nature n'a pas choisi cette dernière possibilité.

    Il n'est pas nécessaire ou même utile pour les autres cas, ceux des fermions élémentaires.
    A priori non, sauf que les fermions connus ont des interactions dites "chirales", cad qui sont différente selon la chiralité, gauche ou droite, du fermion. Par exemple, seuls les fermions gauches interagissent avec le W. Hors la masse d'un fermion est une "interaction" impliquant les deux chiralités, ce qui est "interdit" par la symétrie (l'invariance de jauge plus précisément) régissant la dynamique du boson W. La masse des fermions doit donc être décrite de la même façon que celle du W (via une brisure spontanée de symétrie).

    A ma connaissance, les constantes de couplages avec le Higgs sont des paramètres libres (je ne connais que quelques inégalités sur les masses issues des mécanismes de brisure de symétrie). Cette masse minimale (hors zéro pour le photon, qui n'est pas couplé au Higgs) est donc un problème théorique ouvert.
    Tout à fait. Les constantes de couplages des fermions au boson Higgs ne sont pas connues a priori, bien qu'elles puissent être déduites de la masse des fermions dans des modèles bien particuliers tels que le modèle standard (mais le Higgs n'est pas nécessairement le Higgs du modèle standard). Il y a toutefois peu de chances que les couplages au higgs des fermions différent grandement des prédiction du modèle standard (peut-être un ordre de grandeur au plus, dans les théories supersymétriques notamment), hors ces dernières varient de plusieurs ordres de grandeur d'un fermions à l'autre ce qui est assez mystérieux et reste (partiellement) inexpliqué à ce jour. Par exemple l'électron est ~ un million de fois plus léger que le quark top, sans parler des neutrinos dont la très faible masse (~ un million de fois plus faible que celle de l'électrion) est encore plus énigmatique.

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