1°S3 H.A.M.M.
TPE 2014
Le boson de Higgs,
messager de l'apocalypse ?
La "particule de Dieu" découverte, l'été dernier, par les physiciens du Cern prédirait un destin tragique pour notre Univers
Le modèle standard en difficulté
Pour étudier les constituants élémentaires de la matière ainsi que leurs multiples interactions, les scientifiques s'appuient sur un système mathématique et physique classifiant la plupart des particules observées par les physiciens. Ce système, issue de l'une des branches les plus jeunes de la physique, est appelé modèle standard. Selon ce modèle, les particules élémentaires sont regroupées en deux classes :
les bosons ( qui transmettent généralement les forces fondamentales) et les fermions.
Les fermions incluent différentes sortes de quarks ( particules qui s'assemblent pour former les protons et les neutrons constituant le noyau d'un atome ) et de leptons ( particules élémentaires les plus légères qui ne sont pas sensibles à l'interaction forte ).
Le modèle standard explique les forces comme le résultat de particules de matière échangeant continuellement des particules bosoniques. Cependant le modèle standard n'inclut pas la force gravitationnelle car cette dernière n'agit pas sur des objets aussi petits que les particules élémentaires.
Higgs : le boson sauveur
D'autre part, le modèle standard semblait aussi présenter une anomalie lors de sa conception puisqu'il attribuait une masse nulle à chaque particule. Pour que le modèle standard ne soit pas une aberration mathématique, il fallait que toutes les particules fondamentales se déplacent à la vitesse de la lumière comme le photon, ce qui est impossible. C'est alors en 1964 qu'intervient un jeune chercheur britannique Peter Higgs, qui s'intéresse alors à un moyen de donner une masse aux particules. Il suppose que si les particules semblent avoir une masse, c'est parce qu'elles baignent dans un champ de force invisible répandu partout dans l'Univers : le champ de Higgs.
En outre en la théorie érigée par Higgs, Englert et Brout en 1964 veut que certaines particules comme les photons de lumière sans masse peuvent franchir le champ de Higgs sans récupérer de masse. D'autres se retrouvent enlisés tels des hommes tentant de marcher à contre-sens du vent, ils ralentissent et s'alourdissent. Pour résumer : plus une particule réagit avec les bosons de Higgs formant le champ de Higgs, plus la masse de cette particule sera élevée. Le boson de Higgs peut être cent fois plus massif que le proton, c'est pourquoi un grand collisionneur de particules nommé LHC ( Large Hadron Collider ) est nécessaire pour remarquer ce boson, car plus l'énergie de la collision est élevée plus les particules résultant de ces chocs sont massives.
Une métaphore subtile...
La métaphore la plus utilisée aujourd'hui pour décrire le champs de Higgs a été trouvée par Burton Dewilde :
" Imaginez une pièce remplie de physiciens. Tout d'un coup, Einstein arrive et essaie de la traverser, mais des physiciens éblouis par sa personne s'agglutinent autour de lui et entravent ses mouvements, ce qui augmente sa masse. Maintenant, imaginez que je rentre dans la pièce. Un étudiant de seconde zone, personne ne veut me parler, ce qui fait que j'arrive à traverser relativement facilement la foule de physiciens - pas de masse effective pour moi ! Enfin imaginez que quelqu'un lance une rumeur, et que les physiciens se mettent à s'exciter et à se rassembler spontanément."
Dans cette analogie, la pièce remplie de physiciens représente le champ de Higgs dans l'espace. Einstein est alors une particule avec une masse importante tandis que Burton est une particule avec une masse faible. Les physiciens représentent, eux, les bosons de Higgs excités.
Doit-on espérer que la particule inconnue apparue aux physiciens du CERN en juillet dernier soit bien le fameux boson de Higgs, sur lequel repose toute la théorie de la constitution de la matière présente dans l'univers ? Rien n'est moins sûr.
Certes, cette découverte permettrait enfin d'expliquer pourquoi l'univers n'est pas resté une soupe informe, mais elle pourrait annoncer, du même coup, l'apocalypse !
Elle nous apprendrait que, loin d'être éternel, l'univers dans sa forme actuelle est, tôt ou tard, amené à disparaître. C'est du moins ce qu'a expliqué l'émérite physicien Joseph Lykken, lors de la conférence annuelle de l'American Association for the Advancement of Science qui s'est tenue à Boston du 14 au 18 février dernier.
Une bulle dévastatrice
"Si vous utilisez toute la physique que nous connaissons aujourd'hui et que vous faites des calculs simples, c'est une mauvaise nouvelle", a déclaré Joseph Lykken. "Ces calculs nous disent que, dans plusieurs dizaines de milliards d'années, il y aura une catastrophe." Tout simplement parce que la destinée du vide de l'univers est intimement liée à la masse de certaines particules élémentaires, dont le boson. Or, pour avoir la solution de l'équation présidant à cet avenir, il ne manquait plus qu'une donnée : la masse du Higgs !
Le boson de Higgs apparait enfin !
D'après les données recueillies par les équipes du Cern (Organisation européenne pour la recherche nucléaire), celle-ci serait d'environ 126 GeV.
( Une masse exprimée en électronvolts ?! Vous vous sentirez mieux si elle est exprimée en kg ? No problemo ! La masse d'une particule est souvent exprimée en équivalent énergétique dans la physique des hautes énergies. Puisqu'on sait que E=mc², les scientifiques ont établi une équivalence entre énergie et masse : 1 eV équivaut à 1,783 × 10−36 kg. Or 126 GeV=126 x 109 eV donc : m=126 x 109 x 1,783 x 10-36 ≃ 2,25 x 10-25 kg.
La masse d'un boson de Higgs est donc d'environ 2,25 x 10-25 kg. )
Ce qui indique que le vide qui emplit notre univers serait relativement instable et pourrait donc changer d'état, presque, à tout instant. "Une petite bulle de ce que vous pourriez penser être un univers alternatif, apparaitra quelque part et puis, ça s'étendra et nous détruira".
Comme il l'a souligné, l'évènement se produira toutefois à la vitesse de la lumière et ne pourra donc pas être observé, ni même constaté ou ressenti.
Imaginez un ballon dans une pièce qui gonflerait jusqu'à envahir totalement celle-ci, écrasant tout sur son passage.
La pièce serait toujours là, mais elle n'aurait plus rien à voir avec ce qu'elle était auparavant...
Masse critique
Toutefois, le pire n'est pas encore certain. D'abord parce qu'il reste encore une infime chance que la particule observée ne soit pas le boson de Higgs. Ensuite parce qu'il pourrait ne pas être tout à fait celui que Higgs a théorisé. Enfin, il faudra probablement faire d'autres mesures de la masse de la particule parce qu'il suffirait qu'elle soit un tout petit peu différente de ce qu'ont trouvé les physiciens du CERN pour que tout ceci soit remis en cause.
Si le boson de Higgs se révélait juste un peu plus lourd (environ 130 GeV au lieu de 126), le vide de l'univers serait fondamentalement stable. Et s'il était plus léger (environ 120 GeV au lieu de 126), il serait absolument instable, de sorte que la moindre perturbation le ferait basculer.
Mais, en attendant, inutile de trembler, car la catastrophe, qui ne devrait statistiquement pas survenir avant une ou plusieurs dizaines de milliards d'années, se produira à une vitesse phénoménale qui ne laissera à quiconque le temps de l'appréhender. D'ailleurs, s'agissant de nous, humains, nous pourrions tous avoir disparu avant cela, ainsi que notre planète qui a toutes les chances de finir dévorée par notre Soleil en fin de vie.
