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Boson de Higgs : l’une des particules les plus importantes de l’univers se dévoile un peu plus

Crédits : Thomas McCauley, CMS / CERN

Une équipe de physiciens annonce avoir fait la mesure la plus précise de la masse du boson de Higgs, l’une des particules les plus importantes de l’univers.

Théorisé par Peter Higgs en 1964, le boson qui porte son nom a finalement été repéré en 2012. La découverte de ce chaînon manquant, cette véritable clef de voûte de la structure fondamentale de la matière, est sans conteste la plus importante de la décennie. Mais concrètement, qu’est-ce qu’un boson de Higgs ?

“Imaginez un champ de neige…”

Tout d’abord, notons qu’il s’agit d’une particule. Pour imager cela, rappelez-vous que chaque chose est composée de molécules. Elles-mêmes sont composées d’atomes qui sont quant à eux composés de protons et de neutrons. Si on décompose ces derniers, on trouve alors des particules élémentaires. Autrement dit, au terme de ce jeu des poupées russes, on ne peut pas faire plus petit. Le boson de Higgs est l’une de ces particules.

Pour évaluer son importance, il faut également comprendre que ces particules se présentent sous la forme d’un “champ” tapissant uniformément tout le cosmos. “Imaginez un champ de neige parfaitement identique en tout point de l’univers. Le boson de Higgs serait le flocon qui compose ce champ de neige“, expliquait il y a quelques années le physicien John Ellis.

Ceci étant dit, imaginez ensuite qu’un skieur passe tellement vite sur ce champ de neige qu’il ne laisse aucune trace. Il n’a alors pas le temps de s’enfoncer. Ce skieur pourrait être le photon, par exemple. Un photon va si vite qu’il n’interagit pas avec le champ de Higgs. Il ne s’enfonce pas et n’acquiert donc pas de masse.

Lâchez maintenant les skis et placez des raquettes à vos pieds. Vous vous enfoncez davantage dans le champ de neige, car vous interagissez avec lui. Donc vous allez moins vite. C’est comme une particule qui interagit avec le champ de Higgs et acquiert une masse. Elle va dès lors plus lentement que les particules qui se déplacent “à ski”, qui elles n’ont pas de masse.

Pour la faire courte, le boson de Higgs est donc une particule élémentaire qui compose le champ de Higgs dont l’interaction avec les autres particules détermine leur masse. Sans lui, il n’y aurait pas matière.

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Le physicien théoricien Peter Higgs. Crédits : Wikipédia

Mesurer la masse du boson de Higgs

Pour identifier cette particule, des physiciens ont dû construire un gigantesque accélérateur de particules (le LHC, pour Large Hadron Collider). Son but est de pousser les protons à se faire percuter à des vitesses proches de celle de la lumière. Ainsi, cela va “exciter le champ de neige” et faire ainsi ressortir des bosons individuels. Le problème, c’est que cette particule est très instable. Autrement dit : dès que vous la débusquez, elle se désintègre quasi instantanément.

Vous l’aurez compris, la “trouver” ne fut pas une mince affaire. Sa découverte résulte de prouesses intellectuelles et techniques incroyables. Ce que nous proposent aujourd’hui des chercheurs, c’est une estimation très précise de sa masse.

Au moment de sa découverte, la masse du boson de Higgs avait été mesurée à environ 125 à 126 Gigaelectronvolts (GeV). Sept ans plus tard, à force de le “côtoyer”, les chercheurs ont été en mesure d’affiner ces mesures avec une incertitude de 0,1%. Ils estiment aujourd’hui que le boson de Higgs a une masse précise de 125,35 GeV.

Cette nouvelle mesure ne va pas révolutionner notre vie de tous les jours. Cependant, elle permet de mieux cerner l’une des plus importantes particules de l’univers. Ces nouvelles données permettront également aux chercheurs d’affiner les futures mesures d’autres propriétés de la particule.

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