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#1  15-12-2011 08:06:12   Le boson de Higgs, une énigme de la physique en passe d'être résolue

MpokNews
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L'Organisation européenne pour la recherche nucléaire a annoncé mardi avoir identifié des signaux qui pourraient trahir l'existence de la seule particule élémentaire encore non identifiée.  …

Lire l'article…


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#2  15-12-2011 13:11:41

Robocop
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Saint Graal de la physique fondamentale, le boson de Higgs reste une spéculation théorique, jamais directement validée par l'expérience. Depuis les années 70, pourtant, les physiciens s'emploient à le chercher.

Pourquoi ? La théorie du modèle standard, qui décrit toutes les particules élémentaires, implique que celles-ci soient de masses nulles. Or, les scientifiques ont pu établir expérimentalement les masses de toutes les particules avec de bonnes précisions. Et si photon et gluons sont bien de masse nulle, ce n'est pas le cas des bosons Z et W, ni des quarks et ni des électrons.
Pour que le modèle standard ne s'écroule pas, Peter Higgs en imagine, en 1963, la clé de voûte. Il "invente" une autre particule, un boson, dit de Higgs. Selon cette idée, les particules acquièrent une masse en interagissant avec un champ omniprésent (le champ de Higgs) porté par ce fameux boson de Higgs. C'est lui qui confère des masses à toutes les autres particules, ainsi qu'à lui même.
D'après Linternaute.com

Celui qui, le premier, détectera cette particule, décrochera sans aucun doute un prix Nobel de physique.
Peut-être en 2012 !

#3  07-01-2012 11:18:41

Robocop
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Communiqué du CERN

Les collaborations ATLAS et CMS présentent l’avancement de leur recherche du Higgs

13 décembre 2011. À l’occasion d’un séminaire qui s’est tenu aujourd’hui au CERN1, les collaborations ATLAS2 et CMS3 ont présenté l’avancement de leur recherche du boson de Higgs du Modèle standard.  Leurs résultats s’appuient sur l’analyse d’un volume de données beaucoup plus grand que les résultats présentés lors des conférences d’été. Cette accumulation de données permet de marquer un progrès sensible dans la quête du boson de Higgs, mais ne suffit pas pour trancher sur l’existence ou la non-existence de cette insaisissable particule. La principale conclusion est que, si le boson de Higgs du Modèle standard existe, le plus probable est que sa masse est circonscrite par l’expérience ATLAS dans le créneau 116-130 GeV et par l’expérience CMS dans le créneau 115-127 GeV. Les deux collaborations ont trouvé des indices prometteurs dans cette gamme de masses, mais ceux-ci ne sont pas encore assez solides pour qu’il soit possible de parler de découverte.

Les bosons de Higgs, s’ils existent, ont une durée de vie très brève et peuvent se désintégrer selon des voies très diverses. Leur découverte éventuelle repose sur l’observation des particules produites par leur désintégration plutôt que sur l’observation directe du Higgs. ATLAS et CMS ont analysé plusieurs voies de désintégration, et les  deux expériences décèlent de légers excédents dans la région des faibles masses qui n’a pas encore été exclue.

Pris isolément, aucun de ces excédents n’est plus significatif du point de vue statistique que deux jets de dé produisant deux six consécutifs. L’intéressant est que plusieurs mesures indépendantes semblent désigner la région comprise entre 124 et 126 GeV. Il est beaucoup trop tôt pour dire si ATLAS et CMS ont découvert le boson de Higgs, mais ces résultats actualisés  suscitent un vif intérêt au sein de la communauté de la physique des particules.

« Nous avons circonscrit la gamme de masse la plus probable pour le boson de Higgs dans un créneau de 116-130 GeV, et, ces dernières semaines, nous avons commencé à observer un singulier excédent d’événements autour de 125 GeV, expliqueFabiola Gianotti, porte-parole de la collaboration ATLAS. Cet excédent pourrait s’expliquer par une fluctuation, mais il pourrait aussi s’agir de quelque chose de plus intéressant. Nous ne pouvons tirer aucune conclusion pour l’instant. Nous avons besoin de plus d’études et de plus de données. Compte tenu de l’excellente performance du LHC cette année, nous n’aurons certainement pas besoin d’attendre longtemps pour obtenir suffisamment de données et nous pouvons espérer résoudre l’énigme en 2012. »

« Nous ne pouvons pas exclure la présence du Higgs du Modèle standard entre 115 et 127 GeV, déclare Guido Tonelli, porte-parole de la collaboration CMS, en raison d’un modeste excédent d’événements dans cette région de masse qui s’est manifesté, de façon assez cohérente, dans cinq voies indépendantes. Cet excédent est compatible avec la présence d’un Higgs du Modèle standard dans le voisinage de 124 GeV ou au-dessous, mais la signifiance statistique n'est pas suffisante pour permettre de conclure. À ce stade, ce que nous voyons correspond soit à une fluctuation du bruit de fond, soit à la présence du boson. Des analyses plus fines et les données supplémentaires que nous fournira cette magnifique machine en 2012 nous donneront assurément la réponse. »

Aux cours des prochains mois, les deux collaborations affineront leurs analyses pour pouvoir les présenter aux conférences de physique des particules qui se tiendront au mois de mars. Cependant, pour pouvoir trancher sur l’existence ou la non-existence du Higgs, davantage de données seront nécessaires et il nous faudra probablement attendre encore quelques mois de plus.

Le Modèle standard est la théorie que les physiciens des particules utilisent  pour décrire  le comportement des particules fondamentales et les forces qui s’exercent entre elles. Il rend remarquablement bien compte de la matière ordinaire qui nous constitue et qui constitue tout ce qui est visible dans l’Univers. Néanmoins, le Modèle standard ne propose pas de description des 96% de l’Univers qui sont invisibles. L’un des principaux objectifs du programme de recherche du LHC est d’aller au-delà du Modèle standard, et le boson de Higgs pourrait être la clé de cette recherche.

La présence d’un boson de Higgs du Modèle standard confirmerait une théorie qui a été avancée pour la première fois dans les années 1960. Cependant, le boson de Higgs pourrait se présenter sous d’autres formes, renvoyant à des théories au-delà du Modèle standard. Un Higgs du Modèle standard pourrait quand même nous conduire à une nouvelle physique par des subtilités de son comportement qui n’apparaîtraient qu’après l’étude d’un grand nombre de désintégrations.  Un Higgs hors Modèle standard, que les collaborations LHC ne peuvent espérer déceler à partir des données enregistrées jusqu’ici, nous ferait accéder immédiatement à une nouvelle physique. Quant à l’absence d’un Higgs du Modèle standard, elle nous orienterait résolument vers une nouvelle physique à la pleine énergie nominale du LHC, qui devrait être atteinte après 2014. Quelles que soient les conclusions des collaborations ATLAS et CMS sur l’existence du boson de Higgs du Modèle standard, au cours des prochains mois, une chose est sûre : le programme LHC ouvre la voie à une nouvelle physique.

#4  04-07-2012 11:09:56

Robocop
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Il y a encore du chemin à faire...


Communiqué de presse du CERN : Les expériences du CERN observent une particule dont les caractéristiques sont compatibles avec celles du boson de Higgs tant attendu
Genève, le 4 juillet 2012.

À l’occasion d’un séminaire qui s’est tenu aujourd’hui au CERN en prélude à la grande conférence de physique des particules de l’année, ICHEP2012, qui s’ouvrira demain à Melbourne, les expériences ATLAS et CMS ont présenté leurs derniers résultats préliminaires concernant la recherche du boson de Higgs tant attendu.

Les deux expériences observent une nouvelle particule dans la gamme de masses au voisinage de 125-126 GeV.        Les physiciens du CERN attendent avec impatience le début du séminaire sur le Higgs... 

« Nous observons dans nos données des indices clairs d’une nouvelle particule, au niveau de 5 sigmas, dans la gamme de masses autour de 126 GeV. La performance remarquable du LHC et d’ATLAS et les efforts considérables qui ont été déployés nous ont conduits à ce résultat exaltant, a déclaré la porte-parole de l’expérience ATLAS, Fabiola Gianotti, mais il nous faut un peu plus de temps pour qu’il puisse être publié. » 

« Ces résultats sont préliminaires, mais le signal de 5 sigmas observé au voisinage de 125 GeV est remarquable. Il s’agit effectivement d’une nouvelle particule. Nous savons que ce doit être un boson et qu’il s’agit du boson le plus lourd jamais observé, souligne le porte-parole de l’expérience CMS, Joe Incandela. Les conséquences sont considérables ; c'est précisément pour cette raison que nous devons être extrêmement rigoureux dans toutes nos études et vérifications. »

« Il est difficile de ne pas s’enthousiasmer, a indiqué le Directeur de la recherche du CERN, Sergio Bertolucci. Nous avions dit l’année dernière qu'en 2012, soit nous trouverions une nouvelle particule semblable au boson de Higgs, soit nous exclurions l’existence du Higgs du Modèle standard. Avec toute la prudence qui s’impose, nous nous trouvons, il me semble, à un croisement : l’observation de cette nouvelle particule nous montre la voie à suivre dans l’avenir pour mieux comprendre ce que nous observons dans les données. »

Les résultats présentés aujourd’hui sont qualifiés de préliminaires. Ils reposent sur les données recueillies en 2011 et 2012, les données de 2012 étant toujours en cours d’analyse. Ils devraient pouvoir être publiés vers la fin du mois de juillet. Une représentation plus complète des observations faites aujourd’hui se dégagera plus tard dans l’année, lorsque les expériences auront reçu du LHC davantage de données.  Il s’agira ensuite de déterminer la nature précise de la particule et son importance pour notre compréhension de l’Univers. Ses propriétés sont-elles celles qu’on s’attendait à trouver dans le boson de Higgs tant attendu, le maillon manquant du Modèle standard de la physique des particules ? Ou est-ce quelque chose de plus exotique ? Le Modèle standard décrit les particules fondamentales dont nous sommes faits, comme toute chose visible dans l'Univers, ainsi que les forces qui les unissent. Il s’avère toutefois que l’Univers visible ne représente pas plus de 4 % environ de l’ensemble. Une version plus exotique du boson de Higgs pourrait nous permettre de comprendre les 96 % de l’Univers qui restent obscurs. 

« Nous avons franchi une nouvelle étape dans notre compréhension de la nature, a déclaré le Directeur général du CERN, Rolf Heuer. La découverte d’une particule dont les caractéristiques sont compatibles avec celles du boson de Higgs ouvre la voie à des études plus poussées, exigeant davantage de statistiques, qui établiront les propriétés de la nouvelle particule ; elle devrait par ailleurs lever le voile sur d’autres mystères de notre Univers. »

Identifier formellement les caractéristiques de la nouvelle particule prendra beaucoup de temps et exigera un grand nombre de données. Mais, quelles que soient les propriétés du boson de Higgs, nous sommes sur le point de faire un grand pas en avant dans notre compréhension de la structure fondamentale de la matière.

#5  05-07-2012 02:53:20

Mpok
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J'ai suivi la conférence en direct (retransmise sur Internet)…
Je m'attendais à une sorte de "conférence de presse", mais c'était en fait une "conférence de physiciens". Très technique, au point que même moi je ne comprenais qu'un mot sur 10 (alors que je comprends d'habitude les communications dans ce domaine wink2).

Mais c'était historique, et je suis content d'y avoir assité (dommage cependant que la réalisation ait préféré les applaudissements aux moments des slides cruciaux…).

La présentation des résultats d'ATLAS ne laissaient AUCUN DOUTE : "nous avons découvert un nouveau boson à 125.3 Gev".
Celle des résultats de CMS (l'autre détecteur) étaient plus mesurées : d'une part ils insistent FORTEMENT sur le fait que leurs études ne portent que sur un sous-ensemble des données 2012, acquises "il y a seulement 2 semaines, voire hier" fier, mais de plus leurs graphiques font état d'un même "pic" (moins important) aux environ de 90 GeV, et la porte-parole de l'expérience n'a jamais exclu ce pic de ses conclusions. D'autre part, les valeurs mesurées par CMS sont plutôt à 126 Gev, par rapport à 125 comme dans ATLAS.

Néanmoins, le pic aux environs de 125-126 Gev existe dans les deux expériences, ce qui permet la communication d'aujourd'hui, ainsi que la publication "officielle" d'ici la fin du mois (qui sera commune aux deux expériences, dixit les intervenants).

La conclusion du directeur du CERN ; "nous avons détecté une nouvelle particule, un boson COMPATIBLE avec celui de Higgs".

L'émotion en direct du "père" de la particule en question (Peter Higgs, présent dans l'amphi) était visible et touchant.
Aussi intéressant était l'accent des différents intervenants : la responsable de CMS est CLAIREMENT italienne, l'un des premiers commentateurs est CLAIREMENT français. Avec des accents à couper au couteau. L'occasion de montrer qu'il s'agit d'une collaboration internationale (plus de 100 pays), et que tout ceci n'a été possible qu'avec la communauté scientifique DANS SON ENSEMBLE, et qu'il y a des milliers de personnes qui ont participé à l'élaboration de la machine, sa construction, et son fonctionnement.

La découverte est-elle une bonne chose ?
- OUI pour les tenants du "Modèle Standard", en vigueur depuis 50 ans, et qui voient là la confirmation définitive de leurs hypothèses. TOUTES les particules prévues ont été "vues", donc c'est ok.
- NON pour tous ceux qui attendaient une "nouvelle physique". Soit en cas d'absence du boson en question - d'où des questions de symétries qui auraient remis en question la théorie actuelle, soit en cas d'un boson "exotique" (sur ce sujet, c'est un peu tôt pour se prononcer, mais la gamme d'énergie semble "standard" ; reste le côté 'scalaire' éventuel du boson, terme mainte fois évoqué en conférence de presse, mais bizarrement JAMAIS REPRIS dans les communiqués, alors que cela reste une VRAIE interrogation…)

Note : et "NON" pour Stephen Hawkings qui avait PARIÉ sur la non-existence du boson en question.

L'avenir :
- déjà, confirmer et préciser les résultats : il fallait communiquer vite pour l'ICHEP 2012, mais la responsable de CMS (l'italienne ; très bonne, que je ne connaisais pas, au contraire du responsable d'ATLAS) a bien insisté sur le fait qu'elle n'avait pas assez de données.
- ensuite, il faudra caractériser cette nouvelle particule, ce qui demandera des expériences DIFFÉRENTES (et peut-être de nouveaux détecteurs).

Note personnelle : en terme de conclusion, je voudrais souligner la MÉTHODE utilisée pour "détecter" cette particule.
Les physiciens se sont FONDÉS sur le modèle standard. Celui-ci imposait un "boson de Higgs". Ils ont donc construit des expériences (ATLAS et CMS) pour le détecter, et se sont doté d'un outil (le LHC) pour les réaliser. Et ils ont trouvé ce qu'il cherchaient
Notons que l'on ne "voit" pas les particules (contrairement à ce que laisse penser les infographies dans la presse). On les "détecte" en fonction des interactions avec d'autres particules (c'était très clair sur les schémas proposés lors de la conférence du CERN). Et ces interactions sont JUSTEMENT déterminées par cette même "théorie".

=> si la théorie est fausse, mais que l'on construit des instruments selon cette théorie pour la vérifier, comment peut-on se rendre compte de notre erreur ? blink
Dans l'Histoire des Sciences, c'est l'observation des phénomènes qui a conduit à leur définition mathématique : Archimède, Pythagore, Gallilée, Newton, etc…
Depuis Einstein, la théorie prévaut sur l'observation. On "vérifie la théorie d'Einstein" par des expériences de plus en plus sophistiquées. C'est la même chose en physique des particules. On a une théorie qui "semble bonne" (c'est à dire qu'elle plait au plus grand nombre wink), et on s'évertue à la "prouver" à grand renfort d'expériences de plus en plus techniques. Ok. Mais la question philosophique est : est-ce qu'une théorie différente pourrait être vérifiée par des instruments différents ?
C'est d'autant plus discutable sur le domaine des particules élémentaires, dont la théorie actuelle ne prévoit qu'une "probabilité d'existence"…
=> bref, il est encore loin le temps où "nous sauront TOUT"… Mais c'est sans AUCUN doute un bien…

PS 20h : alors que d'habitude les sujets scientifiques sont meilleurs sur TF1, cette fois le sujet de FR2 était bien mieux, plus long et plus clair (même avec les mêmes poncifs sur "l'Univers", totalement hors de propos).

Dernière modification par Mpok (05-07-2012 04:27:07)

#6  05-07-2012 10:14:50

papy78
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Il y a bien longtemps que je n'ai pas ouvert un manuel de physique. Et quand bien même, mes connaissances étant très, très, très éloignées de celles d'un docteur en physique moléculaire, cela ne m'aurait pas beaucoup servi pour comprendre tout ce remue-ménage autour de la découverte d'une petite particule de rien du tout.

J'ai cherché sur Internet la raison de cette agitation, mais mes connaissances en anglais étant voisines de mes connaissances en physique, je n'ai pas beaucoup avancé.

Ceux qui maîtrisent un peu mieux ces disciplines, peuvent cliquer sur ce lien :
Le boson de Higgs? Attends, je te fais un schéma | Slate.

Il y a de beaux dessins animés, et comme "une image vaut mieux que de longs discours"...