Sélectionner une page

10 ans après sa découverte, que savons-nous du boson de Higgs ?

5 Juil 2022 | 0 commentaires

Anniversaire 10 Boson Higgs 1 22

Cela fait maintenant dix ans que les scientifiques ont annoncé la découverte du boson de Higgs dans le Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN, à la frontière franco-suisse, près de Genève. Au cours de cette décennie, qu’avons-nous appris sur la « particule de Dieu » ?

Image d’entête : une partie du détecteur ATLAS du Grand collisionneur de hadrons. (Maximilien Brice, Julien Marius Ordan/ CERN)

Les plus récentes propriétés de cette particule élémentaire sont présentées dans deux études (liens plus bas), produites par les expériences ATLAS et CMS.

Il y a 10 ans (hier), des scientifiques du monde entier se sont réunis pour annoncer la détection du boson de Higgs théorisé par les collaborations ATLAS et CMS au LHC.

L’annonce du 4 juillet 2012 est intervenue près de 50 ans après que la particule fut théorisée pour la première fois.

Une collision proton-proton dans l’expérience du CMS produisant deux photons de haute énergie (les tours rouges). Le résultat de la désintégration d’un boson de Higgs , en accord avec les processus de physique du modèle standard. (CERN)

La découverte du boson de Higgs a non seulement confirmé l’existence de la particule, mais aussi celle du champ de Higgs qui imprègne tout l’espace.

La force de l’interaction de toute particule avec ce champ influence directement la masse de cette particule, par extension, écrivent les auteurs de l’étude de la CMS, le champ de Higgs « détermine en fin de compte la taille des atomes, rend le proton stable et fixe l’échelle de temps des désintégrations radioactives (β), qui ont par exemple un impact sur la durée de vie des étoiles ».

Comment savons-nous que le champ de Higgs existe ?

Selon les chercheurs de l’expérience CMS :

Dans la vie quotidienne, nous ne remarquons pas que le champ de Higgs est tout autour de nous. Le seul moyen que nous ayons de révéler le champ de Higgs est de le perturber, un peu comme on jette une pierre dans l’eau et on voit les ondulations. La particule connue sous le nom de boson de Higgs est la manifestation d’une telle perturbation.

La mesure au LHC d’une particule correspondant aux propriétés théoriques du boson de Higgs fut une importante confirmation du modèle standard de la physique des particules, qui constitue la base de notre interprétation de la manière dont les particules élémentaires composent la matière et les forces qui nous entourent.

Depuis la première observation, des bosons de Higgs ont été détectés plus de 30 fois au LHC. Dix ans plus tard, comment se porte le boson de Higgs ? Répond-il aux attentes ? L’enthousiasme initial était-il justifié ?

Les collaborations/ expériences ATLAS et CMS présentent une analyse des résultats du LHC au cours des dix dernières années, y compris le « Run 2 » d’ATLAS qui s’est déroulé entre 2015 et 2018. La question clé examinée est de savoir comment le boson de Higgs interagit avec les autres particules élémentaires.

De haut en bas, des photos des détecteurs ATLAS et CMS. (CERN)

ATLAS CMS Higgs 1 22

Les chercheurs d’ATLAS notent que les erreurs associées à la fois aux calculs théoriques et aux mesures expérimentales sont d’un facteur deux inférieur à celui du « Run 1 » (2011-2012).

Selon les chercheurs de l’expérience CMS :

La probabilité de produire un boson de Higgs dans une collision devient plus grande lorsque les particules qui entrent en collision interagissent fortement avec le champ de Higgs, c’est-à-dire lorsqu’elles sont lourdes.

Mais, aux niveaux d’énergie requis, les physiciens ne savent que faire entrer en collision des électrons et des protons, des particules relativement légères. Ils utilisent donc le fait que des particules plus lourdes sont occasionnellement produites dans ces collisions de particules légères. Lorsque des particules plus lourdes sont produites, leurs interactions avec le champ de Higgs peuvent être mesurées.

Les interactions entre le boson de Higgs et les particules élémentaires les plus lourdes connues, quarks up et quarks down, bosons Z et bosons W (responsables de la force faible) et lepton tau, ont été examinées dans les analyses. Les physiciens d’ATLAS ont déterminé que les données correspondent précisément, dans des marges d’erreur raisonnables comprises entre 5 et 20 % selon la collaboration CMS, au comportement prédit par le modèle standard.

En particulier, les chercheurs ont examiné les taux de production et de désintégration du boson de Higgs, où le Higgs se divise en d’autres particules, dans les événements de collision.

L’équipe suggère que, non seulement le boson de Higgs est conforme aux interactions prédites avec les particules connues, mais que les tests « fournissent également des contraintes strictes sur de nombreux modèles de nouveaux phénomènes au-delà du modèle standard ».

Les auteurs de l’expérience CMS affirment que :

Les interactions avec des particules très légères, telles que l’électron et les quarks up et down dont nous sommes constitués, sont trop rares pour que les méthodes actuelles puissent les observer.

Bien que la découverte du boson de Higgs du modèle standard ait été très attendue au LHC, la possibilité d’explorer autant de ses caractéristiques fut une surprise.

Avoir établi ne serait-ce qu’une partie du tableau général des interactions entre le boson de Higgs en seulement 10 ans est une réussite majeure, surtout si l’on considère qu’à l’époque de la mise en service du LHC, on pensait que de nombreux canaux de production et de désintégration qui sont au cœur des mesures actuelles étaient hors de portée du LHC.

Leur point de vue conclut :

Jusqu’à présent, toutes les mesures liées au boson de Higgs ont été conformes au modèle standard, le plus simple de tous les modèles actuels de la physique des particules : une victoire remarquable pour le rasoir d’Occam.

Aujourd’hui, il est clair que le mécanisme de Higgs, proposé pour la première fois dans les années 1960, est responsable non seulement des masses des bosons W et Z, mais aussi de celles des trois plus lourds fermions. Cela implique directement l’existence d’une cinquième force, médiée par le boson de Higgs.

L’une des clés de cette réussite, écrivent les chercheurs, est la masse fortuite du boson de Higgs lui-même, qui s’inscrit parfaitement dans les paramètres expérimentaux. Notre capacité à rassembler les résultats des collisions proton-proton individuelles dans un océan de collisions s’est également améliorée au cours de la dernière décennie, indiquent les chercheurs.

Toujours selon les chercheurs de l’expérience CMS :

La voie de l’amélioration est conceptuellement simple : avec 20 fois plus de données à venir dans les 15 à 20 prochaines années grâce à la mise à niveau à haute luminosité approuvée du LHC, et les améliorations des techniques d’analyse et des calculs théoriques, les expériences ATLAS et CMS espèrent déterminer l’ensemble des interactions actuellement observées à quelques pour cent près.

Sont également prévus des tests d’interactions de Higgs avec des particules plus légères, pas tout à fait aussi légères que les leptons de « première génération » comme les électrons et les quarks up et down, mais comme les leptons de « deuxième génération » tels que les muons, et la mesure du potentiel de Higgs, qui est l’énergie associée au champ de Higgs.

L’équipe ATLAS note également que nous devons encore déterminer l’interaction du boson de Higgs avec lui-même et ses désintégrations plus rares. Comme les données sur le boson de Higgs devraient plus que doubler au cours de la prochaine décennie, les progrès réalisés au cours des dix dernières années pour comprendre la « particule de Dieu » devraient se poursuivre dans les années à venir.

Symposium organisé au CERN le 4 juillet 2022 pour le dixième anniversaire de l’annonce de la découverte du boson de Higgs. La vidéo comprend des séquences de l’annonce historique de 2012, des séquences du prix Nobel de physique 2013 et des interviews vidéo de François Englert (théoricien, co-lauréat du Nobel 2013) et de Fabiola Gianotti, directrice générale du CERN.

Les résultats de la collaboration ATLAS publiées dans Nature : A detailed map of Higgs boson interactions by the ATLAS experiment ten years after the discovery et pour l’expèrience CMS : A portrait of the Higgs boson by the CMS experiment ten years after the discovery. Présentées sur le site du CERN, concernant les derniers résultats : ATLAS and CMS release results of most comprehensive studies yet of Higgs boson’s properties et concernant l’anniversaire de la découverte du Boson de Higgs :  : The Higgs boson, ten years after its discovery.

 

Il n’y a aucune publicité sur GuruMeditation et le Guru ne compte que sur la reconnaissance de ses lecteurs/ lectrices. 

Merci pour votre aide !

“Saumon-mouth” : ce saumon préhistorique géant avait des dents semblables à des défenses

Comme tout droit sorti du film RRRrrrr!!!, ,avec son bestiaire à défenses de poulemouth, chevalmouth, chienmouth… voici un saumon préhistorique arborant des défenses.

Les plus anciens fossiles d’Oncorhynchus rastrosus datent d’environ 12 millions d’années, le long de la côte californienne. Ce saumon vivait le long des côtes pacifiques de l’Amérique du Nord et du Japon, atteignant une taille de 2,4 mètres et pesant 200 kg. De précédentes études des fossiles ont montré que le saumon du Pacifique…

Des cellules synthétiques capables de se former d’elles-mêmes agissent comme des cellules vivantes avec des capacités supplémentaires

À l’aide d’ADN et de protéines, des scientifiques ont créé de nouvelles cellules synthétiques qui agissent comme des cellules vivantes. En brouillant la frontière entre les matériaux artificiels et vivants, ces cellules peuvent être reprogrammées pour remplir de multiples fonctions, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles technologies de biologie synthétique censées dépasser les capacités de la nature.

Les cellules tirent leur structure et leur stabilité de leur cytosquelette, une structure de protéines qui enferme et protège d’autres composants…

Des scientifiques clonent deux furets en voie de disparition à partir de cellules congelées en 1988

Actuellement, il n’y a que 370 furets à pieds noirs vivants et tous descendent des sept mêmes furets élevés dans le cadre d’un programme de restauration dans les années 1980. Cela signifie que leur population présente une faible diversité génétique, ce qui ajoute encore plus de problèmes à une espèce déjà en difficulté.

Selon l’US Fish and Wildlife Service (USFWS), le département de l’Intérieur des États-Unis qui s’occupe de la gestion et la préservation de…

Des chercheurs découvrent la plus ancienne preuve irréfutable de l’existence du champ magnétique terrestre

Des chercheurs ont retrouvé au Groenland un témoignage du champ magnétique terrestre vieux de 3,7 milliards d’années, fournissant ainsi la plus ancienne estimation de son intensité à partir d’échantillons de roches entières.

Selon Claire Nichols, du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et chercheuse principale :

Il s’agit d’une avancée très importante, car nous essayons de déterminer le rôle de l’ancien champ magnétique lorsque la vie sur Terre est apparue.

L’analyse estime que le champ magnétique de la planète à l’époque semble avoir été remarquablement similaire à…

Une vaste étude génétique reconstitue l’arbre phylogénétique des plantes à fleurs

Au moyen de données génomiques provenant de plus de 9500 espèces, des botanistes ont dressé la carte des relations évolutives entre les plantes à fleurs. Ce nouvel arbre phylogénétique aidera les scientifiques à reconstituer les origines des plantes à fleurs et à orienter les futurs efforts de conservation.

Les plantes à fleurs et à fruits, appelées angiospermes, représentent environ 90 % des plantes terrestres. Elles sont essentielles au maintien des écosystèmes de la Terre…

D’étranges îles découvertes par la NASA sur un lac de lave de la lune de Jupiter, Io

La NASA a découvert une merveille géologique sur Io, la lune ardente de Jupiter, le monde le plus volcanique du système solaire. Les survols effectués par la sonde Juno ont révélé des montagnes inhabituellement escarpées et jusqu’alors inconnues, ainsi que de surprenantes îles dans un lac de lave.

En utilisant les données de Juno, les chercheurs ont créé des animations qui mettent en valeur ces lacs volcaniques et ces imposantes montagnes…

L’affaissement des villes chinoises est le signe d’un problème beaucoup plus global

Des dizaines de scientifiques chinois ont tiré la sonnette d’alarme en s’appuyant sur une analyse détaillée des données satellitaires pour déterminer les mouvements des sols à travers la Chine, en écrivant qu’un tiers des citadins du pays pourraient se retrouver dans une « ville en train de s’affaisser ».

Dirigée par Zurui Ao, Xiaomei Hu et Xie Hu de l’Université normale de Chine du Sud et de l’Université de Pékin, la recherche publiée cette semaine…

La voile solaire avancée de la NASA s’est déployée sans encombre dans l’espace

La NASA a lancé son système de voile solaire composite avancé (Advanced Solar Sail) à bord d’une fusée Electron de RocketLab, déployant ainsi une voile de 9 mètres en orbite terrestre basse…

Des millions de joueurs du jeu vidéo Borderlands 3 font avancer la recherche biomédicale

Plus de 4 millions de joueurs jouant à un mini-jeu de science citoyenne dans le jeu vidéo Borderlands 3 ont aidé à reconstituer l’histoire de l’évolution microbienne des bactéries de l’intestin humain…

La vieille sonde Voyager 1 de la NASA rétablit la transmission de ses données après 5 mois de charabia

La sonde Voyager 1 a renvoyé des données exploitables pour la première fois depuis plus de 5 mois, ce qui laisse espérer que la mission, vieille de 46 ans, pourra enfin reprendre ses activités normales.

La sonde interstellaire préférée de la NASA a transmis samedi au centre de contrôle de la mission des données sur la santé et l’état de ses systèmes embarqués…

Photos : Lorsque deux satellites dans des directions opposées se croisent dans l’espace à 10 000 km/h

La sonde Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA a pris une photo parfaitement synchronisée lorsqu’elle a croisé le chemin d’un autre engin spatial en orbite autour de la lune.

La sonde LRO, qui est en orbite autour de la lune depuis 15 ans, a pris plusieurs images de l’orbiteur lunaire Danuri de l’Institut de recherche aérospatiale de Corée, alors que les deux engins spatiaux, voyageant sur des orbites presque parallèles, se sont croisés dans des directions opposées au cours de trois orbites entre le 5 et le 6 mars…

Le professeur physicien Peter Higgs, célèbre pour avoir prédit l’existence du boson de Higgs, meurt à l’âge de 94 ans

Le professeur Peter Higgs, lauréat du prix Nobel, physicien théoricien britannique célèbre pour avoir prédit l’existence d’une nouvelle particule, le boson de Higgs, est décédé lundi 8 avril. L’université d’Édimbourg, où Higgs était professeur émérite, a annoncé mardi qu’il était « décédé paisiblement chez lui … à la suite d’une courte maladie ».

Les bosons de Higgs sont l’excitation quantique du champ de Higgs, un champ qui remplit tout l’univers et qui interagit avec les particules…

Voyager 1 : Les ingénieurs de la NASA ont repéré la puce défectueuse qui pourrait permettre de réparer l’ordinateur de la plus vieille sonde spatiale

L’une des plus anciennes (47 ans) et des plus lointaines sondes envoyées dans l’espace par l’humain, la sonde Voyager 1 souffre d’une importante défaillance qui l’empêche de transmettre des données scientifiques ou techniques vers la Terre. Les ingénieurs de la NASA ont réduit le problème de la sonde Voyager 1 à une seule puce défectueuse. Il pourrait désormais être possible de contourner la mémoire corrompue et de remettre la sonde interstellaire en état de marche…

Les astronautes sont conscients de la distance à laquelle ils "volent" dans l’espace en dépit de la microgravité

Des scientifiques étudiant les astronautes à bord de la Station spatiale internationale ont déterminé que les humains sont étonnamment doués pour s’orienter et évaluer la distance qu’ils ont parcourue en microgravité.

Selon Laurence Harris, spécialiste de la vision et de la perception du mouvement à l’université York au Canada, auteur principal de la nouvelle étude…

Pin It on Pinterest

Share This