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4 juillet 2012

Confirmation de l’existence du boson de Higgs

Texte rédigé par l'équipe de Perspective monde

Le 4 juillet 2012, le CERN annonce l’une des plus grandes découvertes de la physique moderne : la confirmation de l’existence du boson de Higgs. Grâce au LHC (un accélérateur de particules), après quatre années d’effort, les chercheurs parviennent à déceler ce qui est à l’origine de la masse des particules.

L’étude astrophysique de l’origine de l’univers (cosmologie) a amené plusieurs théoriciens de la physique fondamentale à croire que le « modèle standard », développé après la Deuxième Guerre mondiale, et plus précisément à partir des années 1970, est le meilleur pour décrire l’historique de l’univers observable. Cependant, la provenance de la masse des particules à la base de la matière demeurait inexplicable empiriquement. Pour répondre à cette question, des chercheurs de l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN), situé à Genève en Suisse, utilisent la théorie développée en 1964 par Peter Higgs, Robert Brout et François Englert et d’autres chercheurs. Selon elle, il existe un champ où les particules acquièrent leur masse par l’interaction avec un boson. Celui-ci cogne les particules, ce qui le ralentit. Afin de tester cette théorie, le CERN utilise à partir de 2008 un accélérateur de particules, le grand collisionneur de hadrons (LHC). Le LHC, qui a une circonférence de 27 kilomètres, crée des collisions de proton à haute énergie enregistrées par quatre détecteurs : ATLAS, CMS, ALICE et LHCb. Le 4 juillet 2012 les physiciens exposent les résultats expliquant l’observation du boson de Higgs et, corollairement, la confirmation de la théorie de Higgs, Brout et Englert. Les scientifiques du monde entier s’intéressent aux résultats, le fruit de 48 années de recherche pour les théoriciens impliqués. Higgs et Englert reçoivent le prix Nobel de physique en 2013 pour cette découverte fondamentale. Les conséquences sont colossales au plan scientifique. D'abord, il est possible de connaitre l’origine de la masse des particules. Ensuite, les chercheurs confirment la fiabilité du modèle standard pour expliquer la cosmologie. Aussi, on valide l’efficacité du LHC qui est lié à des coûts astronomiques et à la poursuite des recherches sur le boson dans l’avenir. Enfin, cette découverte pousse la frontière de la recherche sur l’infiniment petit et, en fin de compte, sur la compréhension de l’univers.

Dans les médias...


Olivier Dessibourg, « Un boson de Higgs nous est donné »

«...Pour autant, l'affaire est loin d'être close. Car si c'est bien le boson de Higgs qui a été démasqué, sa masse faible ne fait qu'attiser la curiosité des chercheurs: « Avec un boson plus lourd, tout se serait arrêté là, dit John Ellis. Mais avec une particule de 125 GeV, les calculs indiquent que l'Univers ne serait pas dans son état d'énergie minimal et stable. » De la même manière, une balle qui ne se trouverait pas en équilibre au fond d'une cuvette mais accolée contre l'une de ses parois tend à glisser pour rejoindre, justement, cet état d'énergie minimale, au fond. Quel rapport avec le sujet? « L'Univers, lui, pourrait théoriquement se désintégrer! dit John Ellis. Une idée qui ne nous plaît pas trop... » Deux solutions possibles pour stabiliser le cosmos et rassurer tout le monde: « La première: le boson de Higgs n'est pas une particule élémentaire, mais composite. Il resterait alors un zoo de particules à découvrir. » Et la deuxième? Il existe d'autres bosons de Higgs. Coïncidence intéressante, c'est une idée que permet la « supersymétrie ». Cette théorie qui dépasse le modèle standard postule que toutes les particules connues possèdent une particule « miroir », beaucoup plus lourde. « Certes, nous n'en avons découvert aucune, dit Joe Incandela. Mais cela ne veut pas dire que la supersymétrie est caduque; ce nouveau boson est plutôt une motivation pour affirmer le contraire. »»

Le Temps (Suisse), 5 juillet 2012.

Michel de Pracontal, « Le boson de Higgs, une découverte scientifique historique »

«...Toutes ces particules ont une masse. Si elles n'en avaient pas, il n'y aurait ni atomes, ni chimie, ni biologie, ni êtres humains et encore moins de physiciens pour décrire le fonctionnement des particules ! Mais si le modèle standard expliquait, dès les années 1960, la raison d'être des interactions forte, faible et électromagnétique, il était impuissant à rendre compte de la masse. C'est là qu'entre en scène le boson de Higgs. Précisons que selon le modèle standard, il existe deux grandes familles de particules, les bosons et les fermions. Un boson est une particule dont le comportement obéit à une loi statistique formulée par les physiciens Bose et Einstein ; c'est le cas des photons et des gluons, et bien sûr du boson de Higgs. Les fermions, eux, obéissent à la statistique de Fermi, et leurs principaux représentants sont les quarks et les électrons, ainsi que les protons et les neutrons. (...) Ce mécanisme ne peut être décrit rigoureusement que par des équations mathématiques, mais on peut en donner une idée générale par une image : supposons que les particules n'aient pas de masse au départ, mais qu'on les fasse traverser un milieu visqueux, une sorte de mélasse qui les ralentisse ; leur mouvement sera alors freiné ; or, freiner le mouvement, c'est exactement ce que fait la masse. »

Médiapart (France), 4 juillet 2012.

Michel Spiro (président du conseil du CERN), propos recueillis par David Larousserie dans « Après la découverte du boson de Higgs « il y a d’autres énigmes à résoudre »

«...C'est un moment historique pour le CERN, la communauté de la physique de particules et la science. C'est un grand pas dans la connaissance de la matière et de l'Univers. Cela faisait si longtemps qu'on l'attendait. C'est aussi un tournant, car nous allons être à l'affût de la moindre faille dans le modèle standard. Est-ce que cette nouvelle particule est bien le boson attendu ? A-t-elle des propriétés qui pourraient ouvrir des fenêtres vers l'inconnu, au-delà de ce que le modèle actuel explique ? Nous sommes devant vingt ans de recherche sur le grand accélérateur (LHC). (...) Si on ne trouve aucun indice qu'il existe quelque chose au-delà du modèle standard, justifier de nouveaux accélérateurs sera difficile. Cependant, nous avons d'autres grandes énigmes à résoudre. De quoi est constituée la matière noire qui structure l'Univers ? Qu'est-ce que l'énergie noire qui accélère l'expansion de l'Univers ? Pourquoi la soeur jumelle de la matière, l'antimatière, a-t-elle disparu de notre environnement ? Les neutrinos posent aussi des questions non résolues sur leur nature exacte : sont-ils leur propre antiparticule, par exemple ? »»

Le Monde (France), 7 juillet 2012, p. SCH 3.

Mario Roy, « La vision de Higgs »

«...on compare l'importance de cette découverte à celle de l'ADN, la molécule de l'hérédité. « Je n'aurais jamais espéré voir cela de mon vivant », se réjouit Higgs, qui a maintenant 83 ans et aura attendu presque un demi-siècle pour voir sa vision confirmée. Depuis des décennies, la physique de l'infiniment petit comme celle de l'infiniment grand sont devenues des domaines de recherche tellement abstraits qu'ils ne font que mystifier le commun des mortels. Ainsi, il peut paraître futile de savoir que le boson de Higgs est, selon les métaphores qu'on emploie pour le décrire, soit un indicateur de masse des autres particules élémentaires, soit la composante d'un « champ de massification » de ces mêmes particules. Et l'étonnement est encore plus grand au su des moyens déployés pour traquer la petite bête. Le Grand collisionneur de hadron de Genève, qui désintègre les particules pour définir leur substance, est en effet une piste circulaire de 27 kilomètres enfouie sous terre, construite au coût de 6,5 milliards CAN. Cette invraisemblable machine est considérée comme l'outil scientifique le plus sophistiqué de tous les temps. »

La Presse (Québec, Canada), 6 juillet 2012, p. A13.

Gouvernance et gouvernement [ 4 juillet 2012 ]

PaysNiveau de démocratieChef de l'ÉtatChef du gouvernement

Suisse
ÉlevéEveline Widmer-Schlumpf

Les informations précédentes renvoient précisement à la date de l'événement. Le niveau de démocratie est établi à partir des travaux de l'équipe de Polity IV. L'indice renvoie à la démocratie institutionnelle. Les noms des gouvernants sont établis à partir de nos bases de données les plus récentes. Là où on ne trouve aucun nom pour chef du gouvernement, il faut conclure que le chef de l'État est aussi, et sans intermédiaire, le chef du gouvernement, ce qui est le cas des systèmes présidentiels classiques (les États-Unis par exemple).

Évolution des composantes du système politique

ProfilGouvernantsDémocratiePartis politiques

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[Résultats] Élections législatives

juillet
2012
Confirmation de l’existence du boson de Higgs

octobre
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[Résultats] Élections législatives


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