Le boson de Higgs

[dharkan]

Bonjour,

 

A peine découvert, certes, je me demande à quelle applications pratique on va pouvoir "utiliser" ce fameux boson ?

[Fred_76]

Pour boser ?

[Leimury]

Le boson de Higgs c'est la masse

Sans masse fini les limites

[Paul_Wi11iams]

Pour boser ?

Je bose, tu boses, il bose, nous bosons.

[vincent49]

Bonsoir, je me pose plusieurs question à propos du boson de higgs:

-Le boson de higgs donne une masse au molécule, elle agit comme une sorte de colle. Qu'est ce qui donne la masse au boson lui même ? Es ce les autres boson de higgs ?

-Le boson de higgs est t-il présent PARTOUT ? Ou a certains endroit ? Par exemple est t-il présent dans l'atome à l'extérieur du noyau ?

[Dom de Savoie]

Bonjour,

 

Bonsoir, je me pose plusieurs question à propos du boson de higgs:

-Le boson de higgs donne une masse au molécule, elle agit comme une sorte de colle. Qu'est ce qui donne la masse au boson lui même ? Es ce les autres boson de higgs ?

-Le boson de higgs est t-il présent PARTOUT ? Ou a certains endroit ? Par exemple est t-il présent dans l'atome à l'extérieur du noyau ?

 

Il y a quelques confusions dans ce que tu écris, mais il faut reconnaître que c'est assez subtil. Je vais essayer de clarifier :

 

- Le mécanisme de Higgs donne la masse aux particules élémentaires. Dans le cas d'objets complexes (composites) comme des molécules, atomes et même noyaux d'atomes ce sont d'autres mécanismes qui entrent en jeu. Par exemple, le proton est constitué de 3 quarks (dont la masse est due au mécanisme de Higgs), si on fait la somme des masses de ces 3 quarks on trouve une valeur bien trop faible pour expliquer la masse du proton. La masse du proton provient essentiellement de l'énergie de ses constituants en perpétuelle interaction. On arrive à calculer la masse du proton avec une assez bonne précision grâce à la Chromodynamique quantique sur réseau qui décrit justement les interactions entre les quarks et les gluons.

 

- Il ne faut pas confondre boson de Higgs et mécanisme de Higgs. Le mécanisme de Higgs explique comment les particules élémentaires acquièrent de la masse par interaction avec un champ scalaire nommé champ de Higgs. Le boson de Higgs est une particule produite par une excitation du champ de Higgs. Le champ de Higgs est présent partout dans l'univers.

 

- Effectivement le boson de Higgs acquière sa masse par interaction avec le champ de Higgs. On appelle cela l'autocouplage du Higgs et c'est quelque chose de très important (et de très difficile) à mesurer au LHC. Et quand je dis important : il pourrait en aller de la stabilité même du vide et donc de l'univers !

 

Dominique

[vincent49]

Tout d'abord merci pour cette réponse.

Maintenant j'ai compris que le mécanisme de Higgs donne sa masse qu'aux particules.

J'ai encore quelques questions :

-Le champs de higgs est bien composé de boson de higgs nn ?

-l'espace "vide" présent dans les atomes est t-il composé du champs de higgs? A se moment là pourrai t-ont dire que l'espace vide (j'ai appris sa comme sa par mes profs de physique en troisième) n'est pas vide mais rempli du champs de higgs?

-Le boson de higgs a t-il un antiboson associé ?

-Comment se fait t-il que certaine particule comme le photon n'ont pas de masse cela veut t-il dire que le champs de higgs n'a pas de "résistance" sur lui ?

 

Encore merci de répondre à mes questions , et merci de votre compréhension sur mon "ignorance" je ne suis qu'en seconde .

[Dom de Savoie]

Bonjour,

 

-Le champs de higgs est bien composé de boson de higgs nn ?

 

On peut le voir cela comme ça... mais il s'agit de bosons de Higgs virtuels... et je ne suis pas certain que ça aide à la compréhension.

 

-l'espace "vide" présent dans les atomes est t-il composé du champs de higgs? A se moment là pourrai t-ont dire que l'espace vide (j'ai appris sa comme sa par mes profs de physique en troisième) n'est pas vide mais rempli du champs de higgs?

 

Ce qu'on appelle communément "vide" est un vide quantique, dans lequel il se passe plein de choses. Donc oui le vide est rempli (!) par le champ de Higgs, il est aussi possible qu'il soit rempli par un autre champ scalaire associé à l'énergie noire responsable de l'accélération actuelle de l'expansion de l'univers.

 

Si tu te poses la question de ce qu'est un champ scalaire, tu peux penser à l'atmosphère terrestre pour laquelle en chaque point on peut associer un nombre (un scalaire) qui représente la température. Un objet qui se déplace dans l'atmosphère interagit avec ce champ de température et chauffe ou se refroidit plus ou moins...

Si tu remplaces la température par le vent, tu as une représentation d'un champ vectoriel (à chaque point est associé un nombre et une direction) et tu vois aussi comment un avion par exemple interagit avec ce champ vectoriel.

 

Attention, ce que j'écris est juste une analogie pour aider à comprendre. Un champ scalaire ou vectoriel quantique n'est pas une carte de température !

 

-Le boson de higgs a t-il un antiboson associé ?

 

Non pas d'anti-boson de Higgs dans le modèle standard. Par contre dans le cadre d'autres théories, par exemple supersymétriques, il pourrait y avoir plusieurs bosons de Higgs dont deux chargés (H+ et H-), mais pour l'instant on n'a aucun signe de supersymétrie.

 

-Comment se fait t-il que certaine particule comme le photon n'ont pas de masse cela veut t-il dire que le champs de higgs n'a pas de "résistance" sur lui ?

 

Ça c'est une excellente question et la réponse c'est qu'on en sait rien ! Et c'est un gros problème. On ne sait pas pourquoi il y a une hiérarchie de masse. Certaines particules interagissent plus que d'autres avec le champ de Higgs, mais on ne sait pas ce qui fixe la valeur du couplage.

 

Effectivement le photon ne "voit" pas le champ de Higgs et c'est d'ailleurs pour cela qu'il y a un boson de Higgs visible. Si le photon avait une masse, on ne pourrait pas produire de bosons de Higgs (le champ existerait, mais sans particule réelle associée).

 

Encore merci de répondre à mes questions , et merci de votre compréhension sur mon "ignorance" je ne suis qu'en seconde .

 

Avec plaisir et c'est cool que tu t'intéresses à ce sujet.

 

Dominique

[Fred_76]

En visitant le CERN cet été on nous avait fait une explication du Big Bang à partir de l'énergie du vide. Imaginons que l'espace précédent (avant le Big bang) s'était tellement dilaté que le vide était extrême. L'énergie du vide devenait alors énorme et d'un coup, toute cette énergie s'est agglutinée un peu partout au même moment dans une sorte de réaction en chaîne autocatalysée, pour former de la matière (énergie = matière). Et ce fut ce qu'on appelle le Big Bang.

 

J'aime bien cette explication car je n'ai jamais cru à l'idée du Big Bang venant d'un point d'énergie hyper concentrée et singulière, de même que d'un temps 0 associé. Le scientifique qui nous expliquait cela disait que cette explication permettait de mieux comprendre un paquet de phénomènes, mais en laissait toujours pleins d'inexpliqués... Comme d'habitude avec la physique ! C'est tout ce qui fait le charme de cette science !

[bongibong]

Bonjour Dominique,

J’aurai des petites questions sur ta réponse très très intéressante.

Et c'est un gros problème. On ne sait pas pourquoi il y a une hiérarchie de masse. Certaines particules interagissent plus que d'autres avec le champ de Higgs, mais on ne sait pas ce qui fixe la valeur du couplage.

Est-ce que les canaux de désintégration peuvent donner une idée de cette constante de couplage ?

En fait j’ai lu une autre news, et je crois comprendre des choses, mais j’aimerais avoir une confirmation.

En effet, au départ le mécanisme de Higgs a été introduit pour conférer une masse aux bosons intermédiaires ? (W et Z). C’est pourquoi dans le LHC, on recherchait un Higgs se désintégrant en W et Z (se désintégrant en 4 leptons par exemple).

Dernièrement j’ai lu une news disant qu’ils ont détecté un nouveau canal : désintégration en tau. Ceci veut dire que le tau interagit aussi avec le champ de Higgs et donc il est bien à l’origine de la masse du tau ?

 

Si on produit assez de Higgs, on peut compter le nombre de désintégration en W, Z, tau etc… pour avoir une idée de la constante de couplage de ces particules avec le champ de Higgs ?

Effectivement le photon ne "voit" pas le champ de Higgs et c'est d'ailleurs pour cela qu'il y a un boson de Higgs visible. Si le photon avait une masse, on ne pourrait pas produire de bosons de Higgs (le champ existerait, mais sans particule réelle associée).

Ce que tu as dit est hyper intéressant. Je voudrai comprendre, est-ce que tu pourrais détailler un tout petit peu plus ?

Merci

[Dom de Savoie]

Bonjour,

 

Bonjour Dominique,

J’aurai des petites questions sur ta réponse très très intéressante.

Est-ce que les canaux de désintégration peuvent donner une idée de cette constante de couplage ?

En fait j’ai lu une autre news, et je crois comprendre des choses, mais j’aimerais avoir une confirmation.

En effet, au départ le mécanisme de Higgs a été introduit pour conférer une masse aux bosons intermédiaires ? (W et Z). C’est pourquoi dans le LHC, on recherchait un Higgs se désintégrant en W et Z (se désintégrant en 4 leptons par exemple).

Dernièrement j’ai lu une news disant qu’ils ont détecté un nouveau canal : désintégration en tau. Ceci veut dire que le tau interagit aussi avec le champ de Higgs et donc il est bien à l’origine de la masse du tau ?

 

Si on produit assez de Higgs, on peut compter le nombre de désintégration en W, Z, tau etc… pour avoir une idée de la constante de couplage de ces particules avec le champ de Higgs ?

Ce que tu as dit est hyper intéressant. Je voudrai comprendre, est-ce que tu pourrais détailler un tout petit peu plus ?

Merci

 

Tu as raison ; au départ le mécanisme de Higgs a été introduit pour expliquer la masse des bosons de jauge W et Z, par brisure d'une symétrie fondamentale (sans brisure la masse des bosons serait nulle). Or quand il y a brisure de symétrie la théorie prédit l'existence de bosons de Goldstone. Dans la brisure de SU(2) il y a 4 bosons de Goldstone, 3 sont "absorbés" en donnant les masses aux W+, W- et Z, il reste alors un boson de Goldstone qui n'est pas absorbé puisque le photon est de masse nulle, c'est le boson de Higgs qui a été détecté au LHC.

 

Pour les fermions (électrons, muons, taus, quarks) l'affaire est différente, ils acquièrent leur masse par interaction avec le champ de Higgs. On peut dire que l'acquisition de la masse par les bosons de jauge est intrinsèque au mécanisme de brisure de symétrie, alors que la masse des fermions est un "effet secondaire".

 

L'observation récente de la désintégration du Higgs en tau est importante car cela confirme le couplage du Higgs aux fermions (on l'observe en tau car le Higgs couple préférentiellement aux particules lourdes).

 

Pour ce qui est des couplages, la théorie prédit les taux de désintégration du Higgs dans les différents canaux et les expériences les mesure, mais cela n'explique pas la raison profonde pour laquelle un électron interagit moins avec le champs de Higgs qu'un muon ou un tau. Dit d'une autre manière on sait comment le couplage dépend de la masse mais on ne sait pas pourquoi.

 

Tout cela est assez compliqué à expliquer et il est difficile de ne pas sur-simplifier. En tout cas, moi ce qui me fascine, c'est qu'une théorie finalement assez fumeuse (brisure de symétrie qui fait apparaître la masse...) se vérifie actuellement dans ses moindres détails. Cela montre à mon avis que l'on touche quelque chose de très fondamental dans la physique.

 

Dominique

[vincent49]

Bonsoir, Dominique, pour l'instant je ne comprend pas trop de quoi vous parlez, je suis en train de lire ton blog. As tu suivi des études particulière pour savoir tous sa, ou es ce une passion immense donc tu as trouvé tes connaissance en te documentant? Et que fait tu comme travail sans vouloir être trop indiscret, si tu ne souhaite pas répondre je comprendrai . Et encore merci pour toutes ces connaissances que tu m'apportes et merci à toute la communauté de webastro

[Dom de Savoie]

Bonjour Vincent,

 

Bonsoir, Dominique, pour l'instant je ne comprend pas trop de quoi vous parlez, je suis en train de lire ton blog. As tu suivi des études particulière pour savoir tous sa, ou es ce une passion immense donc tu as trouvé tes connaissance en te documentant? Et que fait tu comme travail sans vouloir être trop indiscret, si tu ne souhaite pas répondre je comprendrai . Et encore merci pour toutes ces connaissances que tu m'apportes et merci à toute la communauté de webastro

 

Rien de secret, c'est mon métier. J'ai travaillé jusqu'à récemment dans le domaine de la physique des particules. Je me réoriente maintenant vers la cosmologie dans la collaboration LSST (Large Synoptic Survey Telescope).

 

Le mécanisme de Higgs est compliqué à comprendre, le monde quantique est tellement différent du monde macroscopique qui nous entoure qu'il est difficile de se représenter les choses.

 

Si ces sujets t'intéressent je te conseille de t'accrocher, de prendre le problème par le bout qui te semble le plus abordable et de creuser en te documentant, tu verras que petit à petit tu arriveras à saisir le sens physique de tout cela. Et n'hésite pas à poser des questions...

 

Dominique

[vincent49]

En faite, j'aimerai devenir astrophysiciens mais la physique des particules m'intéresse aussi (même si les deux sont liés), je me disais que tu savais beaucoup de chose , qu'es que tu as suivi comme étude ? Moi je pensait faire PCSI puis une grande école. Ces sujets m’intéresse grandement faut juste que je fasse gaffe à comprendre les principes et les bases avant d’approfondir.