Pourquoi la particule de Higgs est importante\u00a0?\u00a0<\/a>\u00bb, les id\u00e9es \u00e0 la base du m\u00e9canisme de Higgs sont d\u00e9velopp\u00e9es plus compl\u00e8tement. Ici seront expos\u00e9s quelques points du contexte qui entoure la d\u00e9couverte du 4\u00a0juillet 2012.<\/p>\nNous ne connaissons aujourd\u2019hui que les tout premiers aspects de cette nouvelle interaction de masse, manifest\u00e9e par la particule de Higgs. Le communiqu\u00e9 du 4\u00a0juillet du CERN se termine d\u2019ailleurs par\u00a0: \u00ab\u00a0Identifier formellement les caract\u00e9ristiques de la nouvelle particule prendra beaucoup de temps et exigera un grand nombre de donn\u00e9es. Mais, quelles que soient les propri\u00e9t\u00e9s du boson de Higgs, nous sommes sur le point de faire un grand pas en avant dans notre compr\u00e9hension de la structure fondamentale de la mati\u00e8re.\u00a0\u00bb<\/p>\n
Le passage de la th\u00e9orie \u00e0 l\u2019exp\u00e9rience (pratique)<\/h2>\n
Le CERN est une entreprise publique multinationale \u00e0 base europ\u00e9enne [[Sur le CERN, voir son site http:\/\/public.web.cern.ch\/public\/fr\/About\/About-fr.html. Lire aussi de Maurice Jacob, 2001,\u00a0Au\u00a0c\u0153ur de la mati\u00e8re: La physique des particules \u00e9l\u00e9mentaires, Odile Jacob, Paris, ISBN\u00a0: 978-2-7381-0980-4 les pages 23 \u00e0 28 cit\u00e9es en http:\/\/studies.d-meeus.be\/wikindx3\/index.php?action=resourceView&id=994.]] qui se consacre \u00e0 la recherche fondamentale. Vingt pays europ\u00e9ens en sont membres, notamment l\u2019Allemagne, la France, le Royaume-Uni et l\u2019Italie. Ses succ\u00e8s scientifiques comme entreprise collective emp\u00eachent jusqu\u2019\u00e0 pr\u00e9sent les interventions directes intempestives des \u00c9tats et des entreprises multinationales. Contrairement \u00e0 de nombreux instituts de recherche aux \u00c9tats-Unis, elle n\u2019est pas li\u00e9e au complexe militaro-industriel, \u00e0 la politique des secrets et des brevets. C\u2019est ce qui ressort d\u2019ailleurs de sa convention constituante\u00a0:<\/p>\n
\u00ab\u00a0L\u2019Organisation assure la collaboration entre \u00c9tats europ\u00e9ens pour les recherches nucl\u00e9aires de caract\u00e8re purement scientifique et fondamental, ainsi que pour d\u2019autres recherches en rapport essentiel avec celles-ci. L\u2019Organisation s\u2019abstient de toute activit\u00e9 \u00e0 fins militaires et les r\u00e9sultats de ses travaux exp\u00e9rimentaux et th\u00e9oriques sont publi\u00e9s ou de toute autre fa\u00e7on rendus g\u00e9n\u00e9ralement accessibles.\u00a0\u00bb [[Unesco, Guide des archives\u2026, CERN (http:\/\/www.unesco.org\/archives\/sio\/Fre\/presentation_print_fr.php?idOrg=1003).]]<\/p>\n
Les physiciens et leurs organismes de financement, qu\u2019ils soient d\u2019\u00c9tats membres ou non, sont responsables du financement, de la r\u00e9alisation et de l\u2019exploitation des exp\u00e9riences auxquelles ils collaborent. Le CERN investit une part importante de son budget dans la construction de nouveaux acc\u00e9l\u00e9rateurs, tels que le Grand collisionneur de hadrons [[Les hadrons sont des particules compos\u00e9es de quarks et de gluons qui sont les seules \u00e0 \u00eatre sensibles \u00e0 l\u2019interaction nucl\u00e9aire forte contrairement aux leptons. Voir ci-dessus le tableau des particules \u00e9l\u00e9mentaires. Sur le LHC, voir http:\/\/public.web.cern.ch\/public\/fr\/LHC\/LHC-fr.html.]] (LHC) et il ne contribue que partiellement au co\u00fbt des exp\u00e9riences.<\/p>\n
Le CERN emploie 2\u00a0400 personnes environ. Le personnel scientifique et technique du laboratoire, en collaboration avec ses partenaires du monde entier, con\u00e7oit et construit les acc\u00e9l\u00e9rateurs de particules et assure leur bon fonctionnement. Il contribue \u00e9galement \u00e0 la pr\u00e9paration et \u00e0 la mise en \u0153uvre des exp\u00e9riences scientifiques complexes, ainsi qu\u2019\u00e0 l\u2019analyse et \u00e0 l\u2019interpr\u00e9tation des r\u00e9sultats.<\/p>\n
Environ 10\u00a0000 scientifiques visiteurs, soit la moiti\u00e9 des physiciens des particules du monde, viennent au CERN pour mener des recherches. 608\u00a0universit\u00e9s ou instituts de recherche et 113\u00a0nationalit\u00e9s sont repr\u00e9sent\u00e9es.<\/p>\n
Une organisation comme le CERN ne peut travailler sans une planification couvrant plusieurs g\u00e9n\u00e9rations. Ainsi la conception du LHC a commenc\u00e9 au milieu des ann\u00e9es\u00a080. Sa construction s\u2019est \u00e9tal\u00e9e entre 1998 et 2008. Simultan\u00e9ment ont \u00e9t\u00e9 construits quatre grands d\u00e9tecteurs. Sa conception a donc pr\u00e9c\u00e9d\u00e9 la mise en service de son pr\u00e9d\u00e9cesseur le LEP (Grand collisionneur d\u2019\u00e9lectrons-positrons). Celui-ci avait d\u00e9but\u00e9 en 1989 pour \u00eatre ferm\u00e9 en 2000, apr\u00e8s l\u2019obtention de r\u00e9sultats remarquablement pr\u00e9cis, donnant une assise exp\u00e9rimentale ferme au mod\u00e8le standard, si on exclut le boson de Higgs.<\/p>\n
Pour investir des milliards d\u2019euros dans une telle machine, il faut bien la choisir, car on ne peut se permettre de la construire qu\u2019\u00e0 un exemplaire. C\u2019est pourquoi, il y a des r\u00e9unions \u00e9largies compos\u00e9es de tous les sp\u00e9cialistes de collisionneurs du monde entier qui se r\u00e9unissent dans des groupes de travail pour peser le pour et le contre des diff\u00e9rents projets. Apr\u00e8s cette phase, la direction scientifique collective du CERN d\u00e9cide quel projet adopter. Il y a alors des groupes de travail compos\u00e9 de scientifiques du monde entier qui se r\u00e9unissent pour voir comment r\u00e9partir la construction des diff\u00e9rentes parties du LHC (dans un tunnel d\u2019une circonf\u00e9rence de 27\u00a0km) et des quatre d\u00e9tecteurs (chacun grand comme une moiti\u00e9 de cath\u00e9drale) avec des exigences de pr\u00e9cision \u00e0 faire p\u00e2lir les meilleurs horlogers suisses. Apr\u00e8s les discussions d\u00e9mocratiques, \u00e9tay\u00e9e par de solides rapports scientifiques, la direction coll\u00e9giale d\u00e9cide. Le travail est alors r\u00e9parti dans des centaines d\u2019instituts et d\u2019universit\u00e9s du monde entier. Un proc\u00e9d\u00e9 similaire est utilis\u00e9 pour choisir les exp\u00e9riences \u00e0 faire et pour les mener \u00e0 bien collectivement. Le LHC ne sert pas seulement \u00e0 \u00e9tudier les propri\u00e9t\u00e9s du boson de Higgs mais aussi \u00e0 d\u00e9couvrir de nouvelles particules et leurs caract\u00e9ristiques, \u00e0 explorer les propri\u00e9t\u00e9s des diverses interactions fondamentales, \u00e0 en d\u00e9couvrir \u00e9ventuellement de nouvelles. Il y a toujours l\u2019espoir de pouvoir percer les secrets de la mati\u00e8re noire (23\u00a0% de l\u2019Univers) et de l\u2019\u00e9nergie sombre (73\u00a0% de l\u2019Univers) dont nous ne connaissons presque rien. La mati\u00e8re ordinaire que nous connaissons relativement bien ne constitue que 4\u00a0% de l\u2019Univers.<\/p>\n
Afin de se rendre compte de l\u2019effort collectif, prenons l\u2019exemple de la collaboration au d\u00e9tecteur CMS [[CERN, Compact Muon Solenoid experiment, \u00ab\u00a0People statistics\u00a0\u00bb, 14 avril 2012 (http:\/\/cms.web.cern.ch\/content\/people-statistics).]] \u2014\u00a0\u00e0 laquelle sont, entre autres, attach\u00e9s 75\u00a0scientifiques travaillant dans les universit\u00e9s belges.<\/p>\n
Environ 4\u00a0300 personnes y sont actives (physiciens, ing\u00e9nieurs, techniciens, personnel administratif, \u00e9tudiants, ouvriers, etc.) dont 1\u00a0740 physiciens avec doctorat, 845 \u00e9tudiants en doctorat en physique, 790 ing\u00e9nieurs, 690 \u00e9tudiants de ma\u00eetrise en physique. Un article publi\u00e9 par la collaboration a environ 2\u00a0100 signataires.<\/p>\n
Entre d\u00e9cembre 2011, quand il a \u00e9t\u00e9 annonc\u00e9 qu\u2019il n\u2019\u00e9tait pas impossible qu\u2019une particule aux caract\u00e9ristiques semblables \u00e0 celles du boson de Higgs existe avec une masse \u00e9gale \u00e0 125-126 GeV [[1\u00a0GeV est \u00e9gal \u00e0 un milliard d\u2019\u00e9lectron-volt. C\u2019est dans cette unit\u00e9 que sont mesur\u00e9es les masses des particules \u00e9l\u00e9mentaires les plus lourdes comme les W, Z, H et t\u00a0: voir tableau des particules \u00e9l\u00e9mentaires.]], et le 4\u00a0juillet 2012, quand la d\u00e9couverte a \u00e9t\u00e9 annonc\u00e9e, on a r\u00e9alis\u00e9 pour ce r\u00e9sultat un extraordinaire travail collectif. Des dizaines de propositions ont \u00e9t\u00e9 faites \u00e0 la base, centralis\u00e9es au niveau ad\u00e9quat et mises en pratique pour am\u00e9liorer les performances du LHC et des d\u00e9tecteurs CMS et ATLAS [[Sur CMS, voir http:\/\/public.web.cern.ch\/public\/fr\/LHC\/CMS-fr.html. Sur ATLAS, http:\/\/public.web.cern.ch\/public\/fr\/LHC\/ATLAS-fr.html.]]. Il y a deux conditions pour une telle r\u00e9ussite\u00a0: (1)\u00a0l\u2019unification des connaissances, des intuitions et des volont\u00e9s personnelles dans un but pr\u00e9cis\u00a0: accomplir un pas en avant dans la connaissance de la nature, (2)\u00a0la mise \u00e0 disposition \u2014\u00a0au travers des imp\u00f4ts pay\u00e9s par des centaines de millions de travailleurs du monde entier\u00a0\u2014 des moyens colossaux, chiffr\u00e9s en milliards d\u2019euros, n\u00e9cessaires pour mener \u00e0 bien de telles exp\u00e9riences scientifiques.<\/p>\n
Recherche fondamentale et imp\u00e9rialisme<\/h2>\n
L\u2019exp\u00e9rience met aussi en lumi\u00e8re divers aspects des relations entre Europe et \u00c9tats-Unis dans la recherche et certaines diff\u00e9rences d\u2019attitude entre l\u2019Europe et les \u00c9tats-Unis en mati\u00e8re de recherche.<\/p>\n
Quant aux relations, il y a bien s\u00fbr \u00e0 la fois collaboration et concurrence. De nombreux chercheurs am\u00e9ricains collaborent aux travaux du CERN et les \u00c9tats-Unis ont obtenu en 1997 le statut d\u2019observateur. Cependant la politique des \u00c9tats-Unis a \u00e9t\u00e9 longtemps de privil\u00e9gier les outils purement nationaux.<\/p>\n
Il n\u2019y a pas de doute que l\u2019Union europ\u00e9enne a des vis\u00e9es imp\u00e9rialistes, mais elles sont, pour le moment, plus timides et moins militaires que celles des \u00c9tats-Unis. Les milieux dirigeants des \u00c9tats-Unis sont pris dans la contradiction de vouloir se targuer d\u2019\u00eatre \u00e0 la pointe de la recherche scientifique tout en maintenant leur supr\u00e9matie militaire par rapport au reste du monde et leur domination sur une grande partie, ce qui co\u00fbte cher. Mis en service en 1983, le Tevatron, puissant outil du Fermilab, a d\u00fb fermer ses portes en septembre 2011\u00a0[[The Economist, \u00ab\u00a0So long, and thanks for all the quarks\u00a0\u00bb, 1er\u00a0octobre 2011 (http:\/\/www.economist.com\/node\/21530946).]]. La construction du SSC (Superconducting Super Collider), portant tous les espoirs des \u00c9tats-Unis de d\u00e9couvrir les premiers le boson de Higgs, d\u00e9cid\u00e9e en 1988 et commenc\u00e9e en 1991, a \u00e9t\u00e9 arr\u00eat\u00e9e en 1993 par le Congr\u00e8s.<\/p>\n
Face \u00e0 cela, le CERN se caract\u00e9rise comme international, non commercial et non militaire. Construit \u00e0 partir de 1998 et termin\u00e9 en 2008, le LHC a obtenu, le 4\u00a0juillet 2012, relativement peu de temps apr\u00e8s sa mise en service, un r\u00e9sultat majeur.<\/p>\n
Dans un article remarquable sur le boson de Higgs [[S. Weinberg, The New York Times, \u00ab\u00a0Why the Higgs Boson Matters\u00a0\u00bb, 13\u00a0juillet 2012 (http:\/\/www.nytimes.com\/2012\/07\/14\/opinion\/weinberg-why-the-higgs-boson-matters.html). ]], Steven Weinberg, un des concepteurs centraux du mod\u00e8le standard, semble mettre la science dans le voisinage douteux de la guerre\u00a0: \u00ab\u00a0On peut avancer un argument en faveur de ce genre de d\u00e9penses, m\u00eame pour ceux qui ne se pr\u00e9occupent pas d\u2019apprendre les lois de la nature. Explorer les fronti\u00e8res ultimes de notre connaissance de la nature est par un certain c\u00f4t\u00e9 comme la guerre\u00a0: cela pousse la technologie moderne \u00e0 ses limites, fournissant souvent de la nouvelle technologie d\u2019une grande importance pratique.\u00a0\u00bb On doit supposer que Weinberg pr\u00e9f\u00e8re obtenir ces retomb\u00e9es technologiques par la science que par la guerre. Mais il est possible de d\u00e9fendre la valeur de la recherche fondamentale pour elle-m\u00eame et le CERN montre qu\u2019on peut mener cette recherche autrement.<\/p>\n
C\u2019est le point de vue de Fran\u00e7ois Englert, un des concepteurs du m\u00e9canisme de Brout-Englert-Higgs\u00a0: \u00ab\u00a0C\u2019est pour moi un sentiment merveilleux de voir cela [la collaboration de 10\u00a0000 personnes \u00e0 la d\u00e9couverte du Boson de Higgs] et me donne l\u2019impression que de temps en temps, il y a quelque chose dans la nature humaine qui ne participe pas au d\u00e9sastre collectif vers quoi nous semblons parfois aller. [\u2026] Voir cinquante nationalit\u00e9s coexister sans probl\u00e8me, dans l\u2019entraide, loin d\u2019un monde qui va mal, est tr\u00e8s r\u00e9confortant. Il faudrait, je lance l\u2019id\u00e9e, donner le prix Nobel de la Paix au CERN. Il le m\u00e9rite bien. Au-del\u00e0 du d\u00e9veloppement technologique extraordinaire r\u00e9alis\u00e9, c\u2019est l\u2019image de ce rassemblement de l\u2019humanit\u00e9 qui est formidable.\u00a0\u00bb [[La Libre Belgique, 4\u00a0juillet 2012 (http:\/\/www.lalibre.be\/societe\/sciences-sante\/article\/747810\/le-boson-devrait-lui-donner-le-nobel.html).]]<\/p>\n
Tableau des particules \u00e9l\u00e9mentaires<\/h2>\n
![\"tableau.jpg\"](\"http:\/\/www.skolo.org\/CM\/wp-content\/uploads\/2013\/10\/tableau.jpg\")
<\/p>\n
Les quarks et les leptons sont des fermions
\n<\/strong><\/p>\nChaque fermion (quark ou lepton) a une antiparticule correspondante. Ainsi l\u2019\u00e9lectron a une antiparticule, le positron, qui a la charge \u00e9lectrique oppos\u00e9e \u00e0 celle de l\u2019\u00e9lectron. N\u00e9anmoins, les neutrinos \u00e9tant de charge \u00e9lectrique nulle, il n\u2019est pas impossible que le neutrino de chaque type soit sa propre antiparticule.<\/p>\n
Les quarks apparaissent dans trois variantes (appel\u00e9es couleurs). Ainsi le quark\u00a0u<\/em> ou quark\u00a0up appara\u00eet dans ces trois variantes.<\/p>\nLes v\u00e9hicules des forces d\u2019interaction sont des bosons
\n<\/strong><\/p>\nLes gluons apparaissent en huit variantes diff\u00e9rentes. Ils sont les v\u00e9hicules de l\u2019interaction nucl\u00e9aire forte \u00e0 laquelle seuls les quarks sont sensibles.<\/p>\n
Hormis les neutrinos, tous les fermions sont sensibles \u00e0 la force d\u2019interaction \u00e9lectromagn\u00e9tique v\u00e9hicul\u00e9e par le photon.<\/p>\n
Tous les fermions sont sensibles \u00e0 la force nucl\u00e9aire faible v\u00e9hicul\u00e9e par les bosons Z et\u00a0W.<\/p>\n
\u00c0 noter que toutes les particules \u00e9l\u00e9mentaires, fermions et bosons, sont sensibles \u00e0 la force d\u2019interaction gravitationnelle, v\u00e9hicul\u00e9e par le graviton, boson non encore d\u00e9couvert.<\/p>\n
Les seules particules de masse nulle (insensibles au m\u00e9canisme de Brout-Englert-Higgs) sont le photon, les huit gluons et le graviton.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Le 4\u00a0juillet 2012, l\u2019Organisation europ\u00e9enne pour la recherche nucl\u00e9aire (CERN) \u00e0 Gen\u00e8ve fait une annonce qui fera date dans l’histoire\u00a0: \u00ab\u00a0Les exp\u00e9riences du CERN observent une particule dont les caract\u00e9ristiques sont compatibles avec celles du boson de Higgs tant attendu.[[CERN, communiqu\u00e9 (http:\/\/press.web.cern.ch\/press\/pressreleases\/Releases2012\/PR17.12f.html)]]\u00a0\u00bb<\/p>\n","protected":false},"author":6435,"featured_media":1998,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[],"class_list":["post-2000","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blog.skolo.org\/CM\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2000","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/blog.skolo.org\/CM\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blog.skolo.org\/CM\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.skolo.org\/CM\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6435"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.skolo.org\/CM\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=2000"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/blog.skolo.org\/CM\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2000\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.skolo.org\/CM\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1998"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blog.skolo.org\/CM\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2000"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.skolo.org\/CM\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=2000"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.skolo.org\/CM\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=2000"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}