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Merde ! Vous avez senti l'onde de choc à 10h47 ? Ils l'ont démarré à 9h30 ! C'est fou tout a tremblé ! Et j'ai pris un boson de Higgs en plein dans la gueule. Ca fait mal.

A ce propos, voici une webcam pointant dans le LHC.

Il y a de l'animation...

HAWKING PARIE CONTRE LA DECOUVERTE DU BOSON DE HIGGS

Le LHC vient de voir ses premiers faisceaux de particules faire des tours complets, ouvrant la saison de la chasse au boson de Higgs et aux mini trous noirs. Pourtant, à la surprise générale, le père de la théorie des mini trous noirs, Stephen Hawking, parie que le LHC n'observera pas le boson de Peter Higgs. Le milieu académique et les médias en sont troublés, mais sans doute pour n'avoir pas toujours saisi ce qu’a vraiment dit Hawking...
Le boson de Higgs est une pièce maîtresse du modèle standard. Il donne une masse aux généralisations des photons que sont les bosons W+,W- et Z0 responsables des interactions faibles se manifestant sous la forme bien connue de la radioactivité. Il est aussi un élément essentiel pour conserver ce que l’on appelle la renormalisabilité des quantités observables, intervenant dans la théorie quantique des champs relativistes, à la base de la description des forces du modèle standard (les équations de Yang-Mills).
Sans cette propriété, des quantités infinies apparaissent dans les calculs ruinant complètement la théorie. Pire, sans boson de Higgs et à des énergies de l’ordre du TeV, précisément de l’ordre de celles permises au LHC (qui fera très bientôt collisionner des protons à 10 TeV), on viole un théorème fondamental de la mécanique quantique : l’unitarité. En clair, la somme des probabilités intervenant dans des processus n’est plus égale à un. Une absurdité...
Pourtant, depuis 20 ans, Stephen Hawking clame que quelque chose ne va pas avec le Higgs. En 1995, il a d'ailleurs publié un papier dans lequel il estimait qu’on pourrait bien ne jamais observer le fameux boson. Lors d’une récente interview donnée à la BBC, il a même révélé qu’il avait parié 100 dollars sur l’absence de découverte du Higgs au LHC !

Cliquez pour agrandir. Hawking visitant le tunnel du LHC. Crédit : Cern
L’affaire a évidemment fait grand bruit et Peter Higgs, interrogé à ce sujet lors d’une conférence à Edimbourg, a répliqué, un peu irrité : « je suis très sceptique quant aux calculs de Stephen. Franchement, je ne pense pas qu'ils soient vraiment valables ».
Il n'a pas dit qu'il n'existait pas
Comme on l’a dit, le mécanisme de Higgs et son boson semblent inévitables ou presque, même s'il existe quelques alternatives exotiques sans ce dernier faisant intervenir des mondes parallèles. Alors, Stephen Hawking pense-t-il vraiment, en contradiction avec la majorité de la communauté des physiciens des particules élémentaires, que le Higgs n’existe pas comme on le voit répéter ici et là ?
Incapable de parler autrement qu’avec un ordinateur depuis de longues années à cause de sa maladie de Charcot, Hawking choisit soigneusement les phrases qu’il prononce. De fait, il s’exprime souvent comme l’oracle de Delphes. Ses propos doivent donc être soigneusement pesés.
Ses travaux sur les trous de vers et les trous noirs virtuels (apparaissant et disparaissant dans le vide comme les paires de particules virtuelles) lui indiquent depuis 20 ans que ces deux étranges objets exercent une forte influence sur les particules dites scalaires. Si le boson de Higgs est bien de cette nature, alors, explique Hawking, il devrait, à cause de cet effet, être en pratique inobservable au sein des collisions entre particules élémentaires. Le boson de Higgs ne serait donc observable que s'il n'est pas une particule scalaire élémentaire mais composite, comme c’est le cas d’une autre particule scalaire, le pion, formé de deux quarks.

Ses travaux sur les trous de vers et les trous noirs virtuels (apparaissant et disparaissant dans le vide comme les paires de particules virtuelles) lui indiquent depuis 20 ans que ces deux étranges objets exercent une forte influence sur les particules dites scalaires. Si le boson de Higgs est bien de cette nature, alors, explique Hawking, il devrait, à cause de cet effet, être en pratique inobservable au sein des collisions entre particules élémentaires. Le boson de Higgs ne serait donc observable que s'il n'est pas une particule scalaire élémentaire mais composite, comme c’est le cas d’une autre particule scalaire, le pion, formé de deux quarks.

En réalité, Hawking doit probablement bien rire en ce moment, car il a réussi un beau coup médiatique. Il n’a pas dit, en effet, que le boson de Higgs n’existait pas, simplement qu’il avait des raisons de penser que l’on ne l’observerait pas, ce qui est très différent...

[Hawking a] des raisons de penser que [l']on [n']observer[a] pas [le boson de Higgs]

[...] Si y'a rien d'autre qui te chiffonne - jusqu'a present, ce n'etait qu'un peu de calcul cul-cul-la-praline, un squelette sur lequel on mettra ensuite des idees et duquel on deduira quelques trucs tres interessants - , la reponse a ces trois questions sera justement le deuxieme volet de notre saga "Les cochons dans l'espaaaace!".

Selon le rapport technique publié par le CERN, l'incident survenu au LHC le 19 septembre était du à la défaillance d'une connexion électrique qui a conduit à une fuite d'hélium puis à l'arrêt. Incident du LHC : rapport sur la chronologie des événements. Redémarrage du LHC prévu au printemps 2009. Il va falloir s'armer de patience.

<< Oui, c'est long toute une année sans bosons de Hingis >>

Dernières nouvelles du boson de Higgs au Tevatron

Des collision entre faisceaux de protons auront bientôt lieu au LHC. En attendant cet événement, le Tevatron américain conserve son avance sur son concurrent européen. En combinant les résultats des expériences CDF et D0, les chercheurs viennent de consolider la nouvelle bande d’exclusion pour la masse du boson de Higgs. Le LHC fera probablement sa découverte en dessous de 150 GeV.

Le modèle standard combine la théorie des interactions électrofaibles avec la chromodynamique quantique. Il a été remarquablement testé, en particulier par les expériences de collisions d’électrons et de positrons au LEP, avant son démantèlement qui a permis la construction du LHC.

Presque toutes les prédictions du modèle standard ont été vérifiées dans le secteur que l’on appelle électrofaible. Les seules encore non testées sont celles faisant intervenir le boson de Higgs, à l’origine en particulier des masses des particules W et Z, l’équivalent des photons pour les forces nucléaires faibles. Le boson de Higgs doit cependant aussi être à l’origine des masses des particules de matière, comme les électrons et les quarks.

Comme le montrent les équations du modèle standard, il existe plusieurs réactions capables de créer des bosons de Higgs. Ces derniers peuvent aussi se désintégrer en donnant différentes particules. Or, aussi bien les taux de production que les taux de désintégration du boson de Higgs dans ces réactions dépendent de sa masse... dont nous ignorons la valeur.

Cette masse, comme environ 20 autres paramètres du modèle standard, n’a pas d’explication et n’est fixée par aucun mécanisme. De plus, certaines des réactions (on parle de canaux de désintégration) pour le Higgs donnent des produits qui sont plus ou moins faciles à identifier et à extraire du bruit de fond des autres réactions produites par des collisions hadroniques.


Les diagrammes de Feynman des principales réactions qui doivent produire un boson de Higgs lors d'une
collision au Tevatron. En haut à gauche deux gluons "g" fusionnent par l'intermédiaire de la production
de quarks et antiquarks top "t" pour donner un boson de Higgs H. En bas, quark (q') et antiquark (q barre)
produisent des boson W et Z lesquels donnent un boson de Higgs H. Crédit : Tommaso Dorigo

On ne sait pas combien il pèse, mais on sait mieux combien il ne pèse pas...

Chercher la « particule de Dieu » (selon la dénomination imagée de Leon Lederman) n’est donc pas une chose facile. Récemment d’ailleurs, on a vu les chercheurs du Fermilab se rétracter sur l’estimation des bornes possibles de la masse du Higgs. Ces mêmes physiciens viennent pourtant aujourd’hui de publier trois articles. Deux sont consacrés aux recherches sur le boson de Higgs avec chacun des détecteurs du Tevatron, les expériences CDF et D0.

Le troisième combine l’ensemble des résultats pour profiter de davantage de statistiques, comme disent les physiciens. Cela revient quelque peu à rassembler les données de deux sondages indépendants dans une population pour affiner l’interprétation et les estimations possibles pour chacun d'eux.


En fonction de la masse du Higgs mH , on peut comparer les taux de réactions de production du boson
de Higgs au Tevatron. Les réactions de fusion de deux gluons (courbe violette) dominent celle avec
production d'un boson W et d'un boson de Higgs. Toutefois, cette dernière (courbe bleue) est plus facile
à extraire du bruit hadronique des collisions et c'est pourquoi elle a été beaucoup plus étudiée au
Tevatron par l'expérience CDF. Crédit : Tommaso Dorigo

Il semble maintenant assez bien établi que la bande de masse comprise entre 162 GeV et 166 GeV soit exclue par les expériences. Une masse inférieure à 114 GeV avait déjà été exclue par les expériences du LEP et si l’on reste strictement dans les limites du modèle standard, une masse supérieure à 186 GeV est désormais exclue par les données du Tevatron. Certaines extensions du modèle standard rendent pourtant possible une masse supérieure mais à l’inverse des théories supersymétriques dernières favorisent un Higgs léger au-dessus de la borne du LEP.

D'après Klaus Mönig, les données publiées par les chercheurs du Tevatron rendent probable que la masse du Higgs se trouve en fait dans une région comprise entre 115 et 150 GeV. Cela veut dire qu’il est difficile de produire et d’observer le Higgs au LHC, d'autant plus que cet instrument ne fonctionnera finalement pas avant quelques années avec l’énergie et la luminosité initialement prévues. Certains pensent donc que l’annonce de la découverte du Higgs pourrait bien être repoussée à 2013, si cette particule existe, bien sûr. Peter Higgs et Stephen Hawking ne sont pas près d’arrêter de ronger leur frein…


Les nouvelles bornes pour la masse du boson de Higgs. Les régions grisées sont exclues.
Crédit : Fermilab