Peter Higgs visitant Atlas. Crédit : Cern

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Hawking parie contre la découverte du boson de Higgs au LHC

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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.

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...