Imprimer l'articleOù se cache le boson ?
Le Modèle Standard disposait donc d’un moyen de donner de la masse aux particules, mais encore fallait-il observer le boson de Brout-Englert-Higgs afin de valider ce modèle. Et pendant plus 48 ans (de 1964 à 2012) la particule resta cachée. Les physiciens n’avaient en effet pas les outils permettant de la découvrir. Ils ne pouvaient pas sonder assez profondément la matière pour révéler cette particule très difficile à mettre en évidence. Mais le 4 juillet 2012, deux groupes de scientifiques annonçaient à l’occasion d’une conférence au CERN qu’ils avaient découvert une nouvelle particule similaire au boson de Brout-Englert-Higgs. Mais comment peuvent-ils affirmer cela ?
Photographie du tube dans lequel les particules sont accélérées au LHC CERN
Afin d’observer le boson de Brout-Englert-Higgs, nous devons créer les bonnes conditions pour qu’il montre le bout de son nez. En effet, pour observer le boson, il faut en premier lieu le créer. Etant donné qu’il est très massif, il se désintègre rapidement en d’autres particules. A cause de cela, il est improbable de l’observer dans la nature à l’état libre. Il faut donc le créer en fournissant assez d’énergie que pour qu’il apparaisse.
Pour cela, nous utilisons le LHC, Large Hadron Collider, qui est un accélérateur et collisionneur de particules. En collisionnant des particules à des vitesses extrêmement élevées, il est possible de créer de nouvelles particules grâce à l’énergie produite lors de la collision.
Créer des particules à partir d’énergie ?
La formule E = mc2 vous dit-elle quelque chose ? Certainement ! Il s’agit probablement de la formule physique la plus connue au monde. Celle-ci nous dit qu’il existe une relation directe entre énergie et matière. Ainsi, de la matière peut être convertie en énergie et de l’énergie peut se transformer en matière. En collisionnant des particules à des énergies très élevées, celles-ci interagissent et se retransforment ensuite en d’autres particules. Ainsi, si l’on veut créer une particule très massive, il faut fournir beaucoup d’énergie.
Mais créer une particule une seule fois n’est pas suffisant, il faut répéter l’expérience un grand nombre de fois afin d’être certain de bien tenir la bonne particule. De plus, toutes les collisions ne donnent pas naissance à un boson de Brout-Englert-Higgs. Il faut donc une grande quantité de collisions, ou d’événements comme nous les appelons.
En devant répondre à toutes ces attentes, le LHC est ainsi devenu un monstre d’ingénierie battant tous les records. L’énergie des particules qui se collisionnent est équivalente à celle d’un moustique en vol mais concentrée dans un minuscule volume. Si vous agrandissiez le proton pour qu’il ait la même taille que le moustique, celui-ci aurait une énergie égale à l’énergie libérée par la plus grosse bombe atomique au monde. De plus, plusieurs millions de collisions se produisent chaque seconde au cœur du LHC.
Pour ce faire, certaines pièces de la machine doivent être refroidies à -271°C, soit à des températures plus basses que celle présente dans l’espace. Mais ce n’est pas tout, le tube dans lequel se collisionnent les particules doit être vide afin de ne pas provoquer des collisions avec l’air et est ainsi caractérisé par un vide plus poussé que celui présent dans l’espace intersidéral.
Vous l’aurez compris, le LHC est une incroyable machine qui permet aux scientifiques de sonder le domaine de l’infiniment petit, mais également de l’infiniment grand.
De l’infiniment grand ?
Hé oui, les conditions qui sont formées lorsque les particules entrent en collision sont celles qui régnaient au début de l’univers lorsque celui-ci était très chaud. Ainsi le LHC permettra peut-être de mieux comprendre les débuts de notre univers.
