Symetrie, champs de Higgs

[legyptien]

Bonjour,

Je suis en train de lire ca.

D’après ce que j'ai compris, les symétries de jauge impliquent que les bosons de jauge soient de masse nulle. Cependant les scientifiques ne pouvant accepter cette conclusion, ils ont fait l’hypothèse d'un champ appelé champ de Higgs. Ce dernier permet de "briser" la symétrie et permettre aux bosons d’acquérir leurs masses.

Je crois me souvenir que la "portée" de l'interaction est inversement proportionnelle a la masse de la particule messagère PM (le boson de jauge n'ayant pas un rayon d'action infini, il faut qu'il ait une masse). Mais je me demande s'il y a d'autres raisons qui justifie ce refus de la masse nulle de la PM. Je me demande aussi si au moment de ce refus cette relation entre la masse de la PM et son rayon d'action était connu.

Quand une théorie est établie et cohérente, chaque fait peut être utilisée pour prouver un autre fait. Tout "se mord la queue" et tout se tient. Mais historiquement les connaissances se sont établi dans un certain ordre donc je veux pas utiliser un argument qui n'aurait pas été utilisé a l’époque car pas encore connu...

Merci
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[legyptien]

Je suis en train de me dire que si les bosons de jauge avaient une masse nulle alors ils iraient a la vitesse de la lumière comme le photon. Or peut être qu'ils concevaient qu'il ne pouvait y avoir que les photons qui vont a cette vitesse...

[Deedee81]

Salut,

Bon, il y a pas mal de chose donc un peu en bref.

1) Le mécanisme des champs de jauge est le suivant. On a une théorie qui est invariante (son lagrangien en fait) par certaines symétries. Par exemple, l'équation de Dirac de l'électron/positron est invariante sous la symétrie U(1) qui correspond à un changement de phase global de la fonction d'onde (global = en tout point de l'espace-temps, on fait le changement en ajoutant la même valeur à la phase). Les équations de l'électromagnétisme aussi sont invariante sous U(1). Et on couple les deux avec un terme appelé "couplage minimal".

Revenons à Dirac. La théorie est relativiste. Donc elle respecte le principe de localité (un événement n'a de lien qu'avec son voisinage infinitésimal et tout se propage de proche en proche). Une invariance globale est donc curieuse. On préférerait une in variance locale (un changement arbitraire de phase, différent en chaque point de l'espace-temps). Sauf.... que ça ne marche pas !!!!

Alors on ajoute des champs au lagrangien avec une méthode précise permettant de rendre le lagrangien de Dirac invariant local. Il se fait qu'il n'y a qu'une seule manière de le faire, la solution est unique. Et là : miracle, le champ ajouté est identique au champ EM et le coupage avec le champ de Dirac est le couplage minimal (perso quand j'ai vu ça, apparition du photon sans l'avoir introduit à la main, j'en ait eut des étoiles dans les yeux).

On peut faire de même avec d'autres symétries : SU(2) pour l'interaction faible et SU(3) pour l'interaction forte. C'est un peu plus compliqué (car ce sont des groupes non commutatifs) mais c'est le même principe.

2) Dans cette procédure, les champs ajouté n'ont pas de masse. Pour le photon et le gluon, pas de soucis, ils sont vraiment sans masse. Mais les bosons W, Z de l'interaction faible sont très massifs. Idée : juste ajouter un terme de masse, ça c'est facile. Mais il y a un soucis : la théorie devient alors non renormalisable (divergences des diagrammes de Feynman qu'on ne peut compenser par quelques constantes expérimentales, selon la procédure de renormalisation, voir Wikipedia pour la renormalisation).

3) C'est là qu'intervient le Higgs. Higgs et consort ont remarqué que la symétrie U(1)xSU(2) plus un champ scalaire (appelé champ de Higgs, tu as deviné) a une brisure spontanée de la symétrie. C'est comme lorsque tu as un piquet vertical : symétrie par rotation, tu appuies verticalement et ... hop, il se plie, dans une direction donnée : la symétrie est brisée. De même la cristallisation (comme l glace) : on a des directions privliégiées alors que le liquide est isotrope. C'est un mécanisme courant en physique.

Dans le modèle électro-faible, la symétrie résiduelle est U(1) pour le photon et SU(2) pour le W, Z (ne pas se laisser abuser ce n'est pas le même U(1),SU(2) que ci-dessus, il y a une "redistribution" des degrés de liberté, ce n'est pas simple que ça).

Le vide des champs est parfaitement symétrie mais n'est pas l'état d'énergie minimale. C'est le fameux "chapeau mexicain" que tu as déjà du voir. Le système retombe spontanément dans l'état minimal qui forme un cercle, donc un des points avec une direction arbitraire (dans l'espace d'état), c'est la brisure spontanée. Du fait que le états d'énergie minimale forment un cercle, l'état peut avoir des fluctuations quantiques le long du cercle autour de son état de base. Ce sont les "modes de Goldstone" (ou bosons de Goldstone). Après remaniement des termes (la redistribution dont je parlais ci-dessus), ils disparaissent des équations mais apparait alors un terme de masse pour les bosons W, Z : YOUPI.

Evidemment, ce n'est pas juste un terme de masse, il y a d'autres modifications : non triviales, impossible à deviner dans le point 2 ci-dessus. Et le résultat est renormalisable. RE-YOUPI.

J'espère que c'est assez clair.

Ensuite pour la portée finie des interactions. Tu as deux effets. C'est vrai, la masse du boson de jauge joue. Le photon masse nulle => portée infinie (en fait, force en 1/r²).
Masse non nulle => portée finie (en fait force décroissant exponentiellement), comme le W, Z.
Ca peut se vérifier de manière heuristique assez facilement en utilisant quelques arguments simples et le principe d'indétermination de Heisenberg.

Mais il peut y avoir aussi des effets "d'écran". Par exemple un atome est habituellement neutre électriquement. Et à quelques nanomètres les forces électrostatiques du noyau et des électrons ne sont plus sensibles.
Pour l'interaction forte, le gluon, elle est en principe de portée infinie. Mais elle a un comportement très bizarre lié à son groupe de symétrie (ça se démontre via le groupe de renormalisation, c'est assez fabuleux mais extrêmement difficile, l'équation de Callan-Symanzik m'a fallu du temps pour la digérer). Sa force augemente avec la distance !!!!! Alors que tous près, elle est presque nulle (on parle de liberté asymptoiique). Impossible de séparer les quarks (de les isoler) car l'énergie augmente (considérablement) avec la distance et ça fini par... créer d'autres quarks (et antiquarks). Et étant donné ce comportement les quarks ont tendance à se regrouper en paquets de quarks de charges fortes (dite "couleur" à cause de la symétrie ternaire comme pour les couleurs ordinaires) totale nulle, comme pour l'atome neutre, sauf qu'ici tintin pour "ioniser", c'est toujours neutre ce paquet de quarks. C'est le mécanisme de confinement.

Les protons / neutrons ne pouvant interagir via les gluons (qui portent une charge de couleur, contrairement aux photons qui sont neutre, les gluons sont donc aussi confinés), ils interagissent par des paquets de quarks : principalement le plus léger, le méson pi, mais aussi le rho, etc... Ces mésons sont très massifs et l'interaction nucléaire est donc à courte portée.


Concernant la cohérence, en effet tout se tien. Mais je ne comprend pas ce que tu veux dire par un "argument pas encore connu". Si tu parles d'argument inconnu même maintenant, tu vas avoir du mal à trouver ça (et je ne pourrais pas en donner). Si tu parles d'arguments pour le Higgs il y a en a eut deux venu après la découverte du mécanisme de Higgs.

1) Ce que j'ai décrit pour l'interaction électrofaible a été découvert après le mécanisme de Higgs. C'est le modèle de Weinberg et Salam. C'est là que le "Z" a pointé son nez, il n'était pas connu.
La découverte expérimentale peu après des "courants neutres" (interactions faibles via le Z qui est sans charge électrique) a été un succès considérable.

2) La découverte expérimentale récente du Higgs qui est évidemment un argument très fort.

Si ce n'est pas ça que tu as en tête il va falloir être plus clair.

E3t tu dis "peut être qu'ils concevaient qu'il ne pouvait y avoir que les photons qui vont a cette vitesse... ", non, ce n'est pas l'argument principal, voir plus haut, c'est plutôt la portée des interactions. Ceci dit, il n'y a pas que le photon, le gluon est aussi sans masse (et l'hypothétique graviton. A noter que l'utilisation des techniques de champ de jauge marche aussi pour la gravitation, et le graviton reste sans masse.... mais la théorie reste non renormalisable et ça c'est casse pieds )

[Morrslieb]

Bonjour,

Dans le modèle électro-faible, la symétrie résiduelle est U(1) pour le photon et SU(2) pour le W, Z (ne pas se laisser abuser ce n'est pas le même U(1),SU(2) que ci-dessus, il y a une "redistribution" des degrés de liberté, ce n'est pas simple que ça)

Deedee, encore une fois: quelle est cette symétrie SU(2) résiduelle sensée rester après la brisure de la symétrie électrofaible ? Se peut-il que vous confondez la symétrie de jauge de l'isospin faible avec la symétrie gobale et approximative des quarks légers, à savoir l'isopsin fort , symétrie résiduelle après la brisure spontanée de la symétrie chirale?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Deedee, encore une fois: quelle est cette symétrie SU(2) résiduelle sensée rester après la brisure de la symétrie électrofaible ? Se peut-il que vous confondez la symétrie de jauge de l'isospin faible avec la symétrie gobale et approximative des quarks légers, à savoir l'isopsin fort , symétrie résiduelle après la brisure spontanée de la symétrie chirale?

Je ne saurais pas avoir confondu puisque je n'ai pas précisé

Mais de tête je ne me souviens plus des détails. Il y a une éternité que j'ai lu les détails théoriques. A vérifier plus en détail

[Deedee81]

J'ai retrouvé l'explication. Je confirme.

J'avais commis l'erreur de confondre en effet à une époque (et j'évite de préciser le lien pour ne plus faire cette confusion, je n'ai pas assez les mains dans le cambouis pour toujours garder ça en tête).
J'avaid dit que le U(1) avant brisure de symétrie était le U(1) du champ EM. Rincevent m'avait repris assez vertement (il n'aimait pas quand on disait des bêtises )
Vaincent avait donné une bonne explication :

Bonjour,

je complète les propos de Rincevent. Le groupe de jauge de l'intercation électrofaible est noté plus précisément SU(2)_LxU(1)_Yw, avec "L" pour "left" et "Y_w" pour ..."hypercharge faible"(l'indice "w" signifie "weak"). Le "L" indique que l'on ne considère que les doublets de particules d'hélicité gauche(et les doublets anti-particules d'hélicité droite) dans les familles de leptons et de quarks. Le "Y_w" quant à lui représente le double de la moyenne des charges électriques d'un doublet. Il est lié à la charge électrique et à l'isospin faible(hélicité) par la relation :




Dans ce cadre, au groupe U(1) n'est plus associé la charge électrique Q, mais l'hypercharge faible Y_w. D'où la notation U(1)_Yw. Le générateur de U(1)_Yw est noté V⁰. Les trois générateurs de SU(2)_L sont eux notés, W⁺, W^- et W⁰(combaisons linéaires des matrices de Pauli). Le photon et le courant neutre Z⁰ apparaissent alors comme des combinaisons des particules génératrices W⁰ et V⁰. C'est en sens notamment (vulgarisé ici), que l'interaction faible et l'électromagnétisme sont unifiées.

Je trouve ça très clair.

(peut-être trop abstrait pour legyptien, mais ça valait la peine de préciser)

[legyptien]

Ensuite pour la portée finie des interactions. Tu as deux effets. C'est vrai, la masse du boson de jauge joue. Le photon masse nulle => portée infinie (en fait, force en 1/r²).
Masse non nulle => portée finie (en fait force décroissant exponentiellement), comme le W, Z.
Ca peut se vérifier de manière heuristique assez facilement en utilisant quelques arguments simples et le principe d'indétermination de Heisenberg.

Je me trompe ou tu ne cites pas les deux effets ?

2) Dans cette procédure, les champs ajouté n'ont pas de masse. Pour le photon et le gluon, pas de soucis, ils sont vraiment sans masse. Mais les bosons W, Z de l'interaction faible sont très massifs. Idée : juste ajouter un terme de masse, ça c'est facile. Mais il y a un soucis : la théorie devient alors non renormalisable (divergences des diagrammes de Feynman qu'on ne peut compenser par quelques constantes expérimentales, selon la procédure de renormalisation, voir Wikipedia pour la renormalisation).

Tu l'affirmes. C'est la ou le bas blesse. Je sais pas si j'ai bien exprimé ma question car ta réponse est très détaillée et je t'en remercie mais tu ne réponds pas vraiment a mon questionnement du départ. Tu affirmes que les bosons de l'interaction faible sont très massifs. Comme je l'ai dit les choses historiquement sont découvertes de manière séquentielle. Je fais appel a ton esprit d'imagination en te demandant de t'imaginer être avec ces scientifiques dans la même salle ou ils disent "non c'est pas possible, ces bosons doivent avoir une masse donc on va essayer d'introduire un terme qui pourra peut être mener a une masse du boson". Ok c'est peut être pas comme ca qu'ils l'ont formulé, tu as expliquer mieux que moi ce qui a mener au premier YOUPI (masse du boson). La question EST: qu'est ce qui a fait qu'ils ont rejeté cette idée de masse de boson nulle ?

Mais il peut y avoir aussi des effets "d'écran". Par exemple un atome est habituellement neutre électriquement. Et à quelques nanomètres les forces électrostatiques du noyau et des électrons ne sont plus sensibles.

J'ai pas du tout compris cette histoire d'ecran. les forces electrostatiques sont senses etre sensibles a l'infini car leur PM est le photon ? et donc a cause de l'ecran ca n'est pas sensible ?

Pour l'interaction forte, le gluon, elle est en principe de portée infinie. Mais elle a un comportement très bizarre lié à son groupe de symétrie (ça se démontre via le groupe de renormalisation, c'est assez fabuleux mais extrêmement difficile, l'équation de Callan-Symanzik m'a fallu du temps pour la digérer). Sa force augemente avec la distance !!!!! Alors que tous près, elle est presque nulle (on parle de liberté asymptoiique). Impossible de séparer les quarks (de les isoler) car l'énergie augmente (considérablement) avec la distance et ça fini par... créer d'autres quarks (et antiquarks). Et étant donné ce comportement les quarks ont tendance à se regrouper en paquets de quarks de charges fortes (dite "couleur" à cause de la symétrie ternaire comme pour les couleurs ordinaires) totale nulle, comme pour l'atome neutre, sauf qu'ici tintin pour "ioniser", c'est toujours neutre ce paquet de quarks. C'est le mécanisme de confinement.

Quand tu parles de Quarks et anti-Quarks tu parles de particules instables la qui s'hannillent ? Qui est tintin ?

Concernant la cohérence, en effet tout se tien. Mais je ne comprend pas ce que tu veux dire par un "argument pas encore connu". Si tu parles d'argument inconnu même maintenant, tu vas avoir du mal à trouver ça (et je ne pourrais pas en donner). Si tu parles d'arguments pour le Higgs il y a en a eut deux venu après la découverte du mécanisme de Higgs.

Quand tu réfutes une idée qui apparaît dans des équations après de nombreux calculs, tu te poses en général 3 questions: Me suis je tromper dans mes calculs et c'est pour ca que j'aboutie a un truc que j'aime pas ?
ou
Est ce que j'ai mal compris quelque chose et en fait le résultat que j'obtiens est tout a fait physique et en adéquation avec le reste (tout ce qui est connu jusqu’à maintenant)
ou
Comment ajouter quelque chose (une constante (cosmologique par exemple ?), un champ (de Higgs ?), ...) qui puisse me donner un résultat qui ne me choque pas sur un plan physique.

En l’occurrence c'est la 3eme voie qui a été choisie avec l'ajout du champ de Higgs. Ma question est simple: Qu'est ce qui a choque tellement dans le fait que le boson de jauge ait une masse nulle ? Tu vas me répondre "....". Ce qui est entre guillemet c'est ce que j'appelle un argument. Donc ma question d’après c'est "es tu sur que ce qui est entre guillemets était connu au moment de refuser l’idée de la masse nulle du boson?". Peut être que cet argument a été découvert APRES le refus au fur et a mesure que la théorie "s’étoffe".

J'ai essaye d’être au plus clair dans ma question. Franchement j'ai l'impression d’être passé sous un bus après avoir lu juste ton premier message. J'ai évidemment pas lu le second car tu as dit que j'allais trouver ca compliquer (plus que le premier message donc).

[legyptien]

Je me trompe ou tu ne cites pas les deux effets ?

Oublions cette premiere question car le second effet est l'ecran dont tu parles apres...je pense

[Deedee81]

Salut,

Oublions cette premiere question car le second effet est l'ecran dont tu parles apres...je pense

Oui c'est ça

Tu l'affirmes. C'est la ou le bas blesse.

Comme je l'ai dit dans la première phrase : "un peu en bref". Derrière tout ce que j'ai expliqué il y a parfois des centaines de pages de travaux. Donc forcément tout ça est parfois (ici !!!!) juste affirmé. Je ne saurais pas faire autrement. Ici hé bien c'est basé par les travaux en théorie quantique des champs. Que dire de plus ??? Je ne vais pas recopier des dizaines de pages de calculs ici. Le mieux que je puisse faire c'est donner une référence. Tout cela je l'ai appris dans Quantum Field Theroy de Itzykson et Zuber (je trouve ce livre vraiment bien). Pour le point auquel tu répondais je conseillais aussi wikipedia sur la renormalisation, c'est déjà pas mal détaillé.

La question EST: qu'est ce qui a fait qu'ils ont rejeté cette idée de masse de boson nulle ?

D'accord, je comprend mieux ton interrogation. Le constat est expérimental. Ou plutôt on constate que la portée des interactions faibles est très courte et donc cela implique que les vecteurs de l'interaction sont massif.
Voir ici par exemple : https://fr.wikipedia.org/wiki/Relati...se-port%C3%A9e
on doit trouver le calcul plus détaillé sur le net (en tout cas je l'avais donné sur Futura : https://forums.futura-sciences.com/p...ml#post1347638 Coincoin doutait mais le fait est que le calcul n'est pas de moi. Il est de Dirac si ma mémoire ne me trompe pas, mais là j'ai de quoi être fier : j'avais trouvé ça tout seul, j'ai seulement vu après que je ne l'avais pas inventé )

J'ai pas du tout compris cette histoire d'ecran. les forces electrostatiques sont senses etre sensibles a l'infini car leur PM est le photon ? et donc a cause de l'ecran ca n'est pas sensible ?

J'ai dû mal expliquer. Prenons une charge électrique, disons un électron. Il va exercer une force électrostatique qui diminue avec la distance en 1/r².
Prenons maintenant DEUX charges : un proton et un électron. La charge totale est nulle. A courte portée tu as un dipôle électrique et tu vas avoir des forces électrostatiques car les forces exercées par les deux charges seront différentes en grandeur (selon ta position et donc la distance aux deux charges) et en direction. En MQ ça se manifeste comme les forces de van der Waals. Mais de loin, tout ce que tu vois est un "truc" de charge nulle. Les forces dipolaires diminuent exponentiellement avec la distance (enfin non, en 1/r^7, ça diminue quand même très vite). Le fait que la charge du proton soit "annulée" par la présence de la charge de l'électron s'appelle l'effet écran.

Tiens je suis étonné de voir que c'est pas toujours facile à comprendre https://forums.futura-sciences.com/c...et-decran.html

Quand tu parles de Quarks et anti-Quarks tu parles de particules instables la qui s'hannillent ? Qui est tintin ?

Ils peuvent s'annihiler bien sûr (tout méson est formé d'une paire de quark anti-qiark et ils sont tous instables) mais ce n'est pas à ça que je faisais référence. Là je parlais plutôt de la création de la paire de particule.

Tintin = expression = "aucune chance". "Si tu espères trouver un diamant sous cette pierre, tintin".
Tu m'as fait douter mais non, ce n'est pas un bellissime https://www.larousse.fr/dictionnaire...s/tintin/78128
Pas connu au Canada peut-être ???

En l’occurrence c'est la 3eme voie qui a été choisie avec l'ajout du champ de Higgs. Ma question est simple: Qu'est ce qui a choque tellement dans le fait que le boson de jauge ait une masse nulle ?

Le fait qu'expérimentalement.... il n'a pas une masse nulle. Donc forcément quand la théorie dit "0" c'est que la théorie se trompe (quelle qu'en soit la raison).
Evidemment on a aussi des mesures plus précises que l'argument heuristique donné plus haut, on a des mesures directes. Voir ici par exemple :
https://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_l...nt&id_ast=3853

A l'époque de l'idée du Higgs seule l'argument heuristique était connu. Les bosons Z et W ont été trouvés théoriquement plus tard (voir mes messages précédents) et confirmés peu après (donc forcément leur masse c'est après).
Mais cet argument est assez fort pour qu'on soit obligé d'en tenir compte. J'ai parlé de l'interaction nucléaire plus haut, à courte portée (et qui dérive de l'interaction forte). Déjà en 1930, donc bien avant toute cette histoire :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Potentiel_de_Yukawa
Yukawa avait montré que seul un boson scalaire massif pouvait expliquer ça. Le boson de Yukawa fut identifié plus tard au méson pi.

Maintenant il est clair qu'on a parfois seulement des arguments, des indices et on fait des hypothèses. Ces hypothèses peuvent être réfutées ou validées après. Ca avance ainsi.
Trois exemples :
- Dans la désintégration bêta, l'énergie semble non conservée (si on regarde seulement le neutron devenant proton et électron). Pauli avait imaginé la solution avec une nouvelle particule : le neutrino. Il a dit "j'ai fait quelque chose de terrible. J'ai inventé une particule qu'on ne peut pas observer". Il avait raison sur le neutrino (il fut détecté avec les premiers réacteurs nucléaires : ils en émettent beaucoup) mais tort sur l'impossibilité de l'observer. Ul aurait dû y penser d'ailleurs (s'il est émit c'est qu'il y a interaction, s'il y a interaction c'est détectable, même si ça peut être très difficile parfois).
- Le Higgs. Considéré comme une hypothèse. Solide et élégant (il existait des alternatives comme la théorie technicolor mais, disons, "pas jolie", mais ça si c'est souvent intéressant à considérer ça reste un jugement surtout humain). Ce n'est devenu un fait que par son observation directe assez récente.
- dans la violation CP il y a un soucis. On devrait l'avoir aussi pour l'interaction forte (elle n'existe que pour l'interaction faible). C'est le problème "CP fort". Sauf si les paramètres libres sont finement ajustés. Ouais, mais les physiciens n'aiment pas les coïncidences. Donc ils ont imaginé une solution il faut le dire élégante : https://en.wikipedia.org/wiki/Axion (il pourrait même expliquer la matière noire ! Si je me souviens bien son nom est même venu d'une blague : 'Axion, car résout les problèmes : et la pub de l'époque Axion lave plus blanc" ). Oui, mais malgré tous les efforts on ne l'a toujours pas trouvé, et on aurait dû le trouver (ce n'est pas une particule super massive difficile à produire)

Un quatrième exemple beauuuuucoup plus ancien (difficile de se souvenir des trucs réfutés car ils laissent souvent peu de traces dans l'histoire des sciences : à l'école on t'apprend ce qui marche, pas ce qui est foireux ) : au début de l'étude de l'électricité, 18e siècle, on avait constaté l'existence de deux effets opposés (les charges électriques négatives et positives) et donc : hypothèse, théorie : la théorie des deux fluides électriques. Totalement invalidée au 9e siècle (bon, on sait maintenant qu'il peut y avoir des courants ioniques par exemple, mais la plus part du temps il y a juste le courant d'électrons, et c'est tout).

Franchement j'ai l'impression d’être passé sous un bus après avoir lu juste ton premier message. J'ai évidemment pas lu le second car tu as dit que j'allais trouver ca compliquer (plus que le premier message donc).

Hé oui, hélas, c'est pas si rare sur Futura. Il n'est pas rare qu'on pose une question relativement simple dans sa formulation mais dont la réponse est loin d'être courte et n'est que le sommet d'un immense iceberg. Désolé, mais ça je ne saurais pas l'éviter.

[legyptien]

D'accord, je comprend mieux ton interrogation. Le constat est expérimental. Ou plutôt on constate que la portée des interactions faibles est très courte et donc cela implique que les vecteurs de l'interaction sont massif.

Ok donc on y est. C’était une de mes deux hypothèses. Donc tu confirmes que cette information sur la portée de l'interaction les scientifiques l'avaient au moment de refuser que le boson puisse avoir une masse nulle ? (je pense que j'ai eu ma réponse plus tard dans ton explication).

Tintin = expression = "aucune chance". "Si tu espères trouver un diamant sous cette pierre, tintin".
Tu m'as fait douter mais non, ce n'est pas un bellissime

Franchement j'ai eu 2 idées qui m'ont traversé l'esprit: Millou (le fidèle compagnon de tintin) et un tour de magie ou tu fais a la fin "tintin". J’étais tellement noyé dans les explications...

En tout cas merci, je vais garder tout ca sous le coude, j'ai beaucoup de chemin a parcourir avant d'en saisir la portée...

[legyptien]

ah oui un autre truc. Mes souvenir lointain de cristallographie : je me souviens que la masse effective est la masse "classique" "modifiée" par le champ cristallin.

Dans l'article dont j'ai donné le lien, les bosons interagissent avec le champ de Higgs (comme dans une mélasse) et c'est cette interaction qui donne la masse au boson. A quel point ce que je viens de décrire est proche de la masse effective d'une particule (non messagère) qui interagit avec le champ cristallin ? aucun rapport ?

[legyptien]

Bon je viens de finir de lire l'article dont j'ai mis le lien a mon premier message.

"Les particules (bosons, fermions) acquièrent une masse à cause du champ de Higgs, mais pourquoi chaque particule acquiert-elle une masse différente, ou n'acquiert-elle pas de masse du tout comme dans le cas du photon ? Pourquoi la force de l'affinité des particules avec le champ de Higgs, ce qu'on appelle le couplage, est-elle si différente d'une particule à l'autre, et donc comment expliquer cette hiérarchie des masses ? Aujourd'hui, on ne connait pas les réponses à ces questions."

A ce jour on connait vraiment pas la raison du différentiel de couplage qui expliquerait les masses différentes ?

Je crois que ca répond un peu a ma question sur la masse effective. Je m'essaie:

L’interaction entre un fermion et le champ de Higgs lui confère la masse. Puis si on est dans une configuration de cristallographie, le champ cristallin lui agit sur cette masse qui a été conférée pour conférer a son tour une masse effective. J'ai bon ? un raisonnement en deux étapes..

[Deedee81]

SAlut,

Ok donc on y est. C’était une de mes deux hypothèses. Donc tu confirmes que cette information sur la portée de l'interaction les scientifiques l'avaient au moment de refuser que le boson puisse avoir une masse nulle ? (je pense que j'ai eu ma réponse plus tard dans ton explication).

Je confirme.

ah oui un autre truc. Mes souvenir lointain de cristallographie : je me souviens que la masse effective est la masse "classique" "modifiée" par le champ cristallin.
Dans l'article dont j'ai donné le lien, les bosons interagissent avec le champ de Higgs (comme dans une mélasse) et c'est cette interaction qui donne la masse au boson. A quel point ce que je viens de décrire est proche de la masse effective d'une particule (non messagère) qui interagit avec le champ cristallin ? aucun rapport ?

C'est tout à fait ça (enfin, bon, le champ de Higgs n'est pas un cristal, mais sur le principe c'est ça )

A ce jour on connait vraiment pas la raison du différentiel de couplage qui expliquerait les masses différentes ?

Non, c'est des paramètres libres.

Peut-être du coté des cordes ? Je ne sais pas (vu qu'elle a elle même beaucoup de possibilités équivalentes à des paramètres libres, comme les configurations de repliement des dimensions, je ne suis même pas sûr qu'elles répondent à la question).

L’interaction entre un fermion et le champ de Higgs lui confère la masse. Puis si on est dans une configuration de cristallographie, le champ cristallin lui agit sur cette masse qui a été conférée pour conférer a son tour une masse effective. J'ai bon ? un raisonnement en deux étapes..

Ah, si tu as les deux, oui évidemment (mais attention, la masse propre peut être nulle et la masse effective non nulle, on a ça pour les photons par exemple. Même si c'est souvent avec des électrons qu'on parle de masse effective, comme avec les semi-conducteurs où on a même une masse effective.... des trous ).

[Morrslieb]

Bonjour,

@Deedee: merci pour la confirmation. En fait, la brisure de la symétrie chirale et la brisure de la symétrie électrofaible sont liées: la brisure de la première entraîne la brisure de la deuxième. Donc, même sans l'existence du champ de Higgs, la symétrie électrofaible serait brisée, par l'interaction forte, via la particule sigma. Dans ce cas, les bosons de Goldstone absorbés par les bosons W et Z seraient les pions, mais la masse des bosons W et Z résultante seraient 3000 fois inférieure à celle mesurée. Bon, comme on le sait, le champ de Higgs existe, et ce sont donc des composantes de ce champ qui sont absorbées par W et Z et pas les pions. J'ignore le contexte historique de la brisure de la symétrie chirale, mais je doute très fortement qu'elle ait jouée un rôle dans la conclusion des physiciens que les bosons W et Z devraient avoir une masse.

@legyptien: Pour les bosons de jauge de masse nulle, on sait qu'ils ont une masse nulle parce qu'ils sont protégés par des symétries: la symétrie SU(3) couleur pour les gluons et la symétrie U(1) électromagnétisme pour le photon. Pour le reste, les masses sont données par les couplages de Yukawa, qui sont des paramètres libres du modèle standard. Donc, on ne sait pas les expliquer effectivement. Notez quand même que la théorie des cordes est capable d'expliquer la hiérarchie des masses.
En ce qui concerne votre interrogation sur la masse effective: On utilise effectivement la masse effective pour modéliser des interactions compliquées d'une particule avec un médium. Donc, au lieu de considérer une particule interagissant de façon compliquée, on considère une particule libre mais avec une masse effective différente, les interactions sont inclues dans la masse. On peut appliquer cette description aussi au champ du Higgs comme vous l'avez fait. En fait, en ce qui concerne votre dernière remarque, cela revient à ce qu'on appelle la bare mass, la masse invariante et la renormalisation. Notez qu'une particule peut aussi interagir avec elle-même.

EDIT: oups, croisement avec Deedee.

[Deedee81]

EDIT: oups, croisement avec Deedee.

Non ça tombe bien, pour ta remarque ci-dessus avec la particule sigma je l'ignorais (j'ai potassé la brisure de symétrie et le mécanisme de Higgs à travers le modèle électrofaible sans interaction forte et avec des multiplets sans les quarks). C'est donc utile pour moi. Merci,

[legyptien]

merci beaucoup a vous deux. Vos explications sont vraiment clairs et accessibles même pour moi !

Je vais chercher sur l'interaction d'une particule avec elle même car c'est la première que je lis ça!

[legyptien]

Je vais chercher sur l'interaction d'une particule avec elle même car c'est la première que je lis ça!

C'est l’expérience des trous de Young, je connais en plus c'est un peu la honte la lol

[Morrslieb]

Bonjour,

En fait, j’avais plutôt pensé à l’interaction de particules avec elles-mêmes via l’émission et l’absorption spontanée de particules virtuelles. Voir par exemple l’article “Renormalization” sur Wikipedia.