Le mercredi 4 juillet, le CERN mettra à jour les derniers résultats de sa chasse au boson de Higgs. La mystérieuse particule a-t-elle enfin été trouvée ?
Le mercredi 4 juillet, le CERN présentera une mise à jour sur sa chasse au boson de Higgs à Melbourne, en Australie. Comme lors des précédentes conférences de presse, la tension monte à nouveau :la particule a-t-elle enfin été retrouvée, ou n'existe-t-elle définitivement pas ?
A la fin de l'année dernière, des physiciens d'ATLAS et de CMS, les deux "chercheurs du Higgs" indépendants du CERN, ont annoncé qu'ils étaient très proches du boson de Higgs. Si la particule existait, elle aurait une masse comprise entre 115 et 130 GeV. Cependant, ce résultat n'était pas assez convaincant. Pour être absolument sûr, les expériences ont repris en mars 2012. Cela a doublé la quantité de données depuis décembre de l'année dernière, et cela devrait être suffisant pour prendre une décision finale.
Boson de Higgs ?
Au début des années 1960, plusieurs théoriciens, dont l'Ecossais Peter Higgs et les Belges Robert Brout et François Englert, ont imaginé un champ d'énergie supplémentaire qui explique pourquoi certaines particules ont une masse et d'autres pas :le champ de Higgs. En termes simples, ce champ est une soupe épaisse de particules de Higgs, à travers laquelle toutes les autres particules telles que les quarks et les électrons - les plus petits éléments constitutifs des atomes - doivent passer, et ainsi gagner en masse. C'est ce qu'on appelle le mécanisme de Higgs. Le champ de Higgs ne ralentit pas toutes les particules. Les particules de lumière, les photons, s'échappent du champ, les rendant en apesanteur et capables de se déplacer à la vitesse de la lumière.
Selon la théorie, le champ de Higgs est apparu un quadrillionième de seconde après le coup d'envoi du Big Bang l'univers. Avant cela, toutes les particules du cosmos étaient en apesanteur et se déplaçaient à la vitesse de la lumière. C'est pourquoi le champ de Higgs est crucial pour l'origine de l'univers. Sans le champ de Higgs, les minuscules blocs de construction élémentaires ne pourraient pas s'assembler pour former des étoiles, des planètes et, finalement, toute vie.
Expérience
Pour tester la théorie de Higgs, Brout et Englert dans la pratique, les chercheurs imitent les circonstances juste après le Big Bang. Seuls les collisionneurs de particules à haute énergie, comme le Tevatron et le Large Hadron Collider, ont une chance de créer le boson de Higgs.
Avec le grand accélérateur de particules LHC, les scientifiques envoient deux faisceaux de particules subatomiques de la famille de "hadrons" (noyaux ou ions de plomb) dans des directions opposées et à une vitesse proche de celle de la lumière. Lorsque deux hadrons entrent en collision, une telle quantité d'énergie est libérée que des bosons de Higgs peuvent se former. Pourtant, pendant une fraction – un milliardième de milliardième de milliardième – de seconde. Un boson de Higgs est très instable, de sorte qu'il se désintègre rapidement en d'autres particules après son apparition. Les physiciens recherchent des traces de l'existence du boson de Higgs dans ces débris.
La recherche du boson de Higgs au Tevatron se concentre sur un autre produit de désintégration que la recherche au LHC. Tout comme un distributeur automatique peut rendre la monnaie dans différentes combinaisons de pièces, les particules de Higgs peuvent théoriquement se désintégrer en différentes combinaisons d'autres particules. Au LHC, les expériences peuvent plus facilement voir la désintégration des particules de Higgs en photons et en particules Z. Au Tevatron, la désintégration de Higgs en paires de quarks b est plus facilement visible.
Certitude absolue Pour « citer » les résultats de la recherche du boson de Higgs, les scientifiques utilisent une échelle sigma à cinq points. Un sigma signifie qu'il est loin d'être certain que les résultats ne soient pas le fruit du pur hasard. Trois sigma est une observation valable, mais seulement un cinq sigma peut les chercheurs revendiquer une découverte officielle. Dans ce cas, il n'y a qu'une chance sur un million que le résultat soit dû au hasard.
Le résultat final du Tevatron du 2 juillet 2012 a une certitude de 2,9 sigma que la masse du boson de Higgs, si il existe, il fait 125 ± 7 gigaélectron volts, environ 130 fois plus lourd qu'un proton et un demi-million de fois plus lourd qu'un électron.
Le groupe ATLAS du CERN avait 2,9 sigma à la fin de l'année dernière la certitude que le boson de Higgs pèse 126 gigaélectronvolts. L'autre groupe de recherche indépendant du CERN, CMS, avait une certitude de 3,1 sigma que la particule avait une masse de 124 gigaélectronvolts. Afin de collecter plus de données et ainsi augmenter le score sigma, les expérimentations ont repris en mars 2012. Cela a doublé la quantité de données depuis décembre de l'année dernière, ce qui devrait être suffisant pour tirer une conclusion définitive. Nous en saurons plus mercredi 4 juillet.
Et s'il existe ?
Même s'il s'avère mercredi que le boson de Higgs existe bel et bien, l'histoire du Higgs est loin d'être terminée. "Le LHC est une véritable machine de découverte, mais il ne permet pas d'étudier plus en détail les propriétés du boson de Higgs", a déclaré à la fin de l'année dernière le physicien des particules anversois Nick van Remortel, qui participe aux recherches au CERN.>Eos .
'Cela nécessitera un nouveau type d'accélérateur. Maintenant, nous faisons tourner des «sacs à ordures à protons» géants dans l'accélérateur de particules dans des directions opposées. Cela augmente le risque de collisions, ce qui peut entraîner un boson de Higgs, mais aussi dix millions d'autres particules. Dans ces débris, nous recherchons maintenant le Higgs inconnu. Afin d'examiner en détail la particule après sa découverte, nous avons besoin d'un accélérateur linéaire (ILC)."
"Dans celui-ci, nous tirons avec deux revolvers - dans ce cas des accélérateurs d'électrons - à partir de à quelques kilomètres de là, deux boules - des électrons et leurs positrons antiparticules - entrent en collision à une vitesse proche de celle de la lumière. Cela doit être fait en ligne droite car les électrons dans les courbes du LHC perdraient trop d'énergie. Quelque part au milieu, ces faisceaux d'électrons doivent entrer en collision les uns avec les autres. En cas de succès, chaque collision produira suffisamment d'énergie (1 TeV) pour produire un boson de Higgs pur, sans tout l'encombrement que nous voyons actuellement dans le LHC. La technologie requise pour un tel accélérateur linéaire est un peu plus élevée - et donc plus chère - que celle du LHC.'
Et s'il n'existait pas ?
Si nous apprenons mercredi que le boson de Higgs n'existe pas, cela ne devrait pas être une déception. "Dans ce cas, quelque chose ne va pas avec une théorie qui a été confirmée expérimentalement à plusieurs reprises au cours des dernières décennies", explique Nick van Remortel. «Alors, un tout nouveau monde s'ouvre à nous, physiciens. Si le Higgs n'existe pas, d'autres particules ou forces de la nature, peut-être inconnues, doivent apparaître. Cela signifie une physique complètement nouvelle."
Rapport direct
Vous pouvez suivre le dénouement potentiel de la passionnante saga du Higgs en direct mercredi via une webdiffusion du CERN † Naturellement, les rédacteurs d'Eos fourniront un rapport détaillé sur notre site Web et dans notre iPad Weekly † Les chercheurs dévoués du CERN Pierre Van Mechelen et Nick van Remortel s'occupent de Scilogs pour un rapport personnel.
