François Englert (à gauche), malheureusement sans Robert Brout, a rencontré Peter Higgs pour la première fois au Cern, le 4 juillet 2012. Les deux hommes viennent de recevoir le prix Nobel de physique 2013. © Maximilien Brice, Laurent Egli, Cern

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Le prix Nobel de physique va bien à Peter Higgs et François Englert

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Sans surprise, la fondation Nobel a annoncé aujourd'hui que le prix Nobel de physique 2013 était attribué à François Englert et Peter Higgs, pour leur découverte d'un mécanisme expliquant les masses des particules élémentaires. Ce mécanisme impliquait l'existence d'un nouveau boson, dit de Higgs, qui a effectivement été découvert avec les détecteurs Atlas et CMS équipant le LHC du Cern. Ce boson est une clé de l'infiniment petit, mais aussi de l'infiniment grand.

Déjà le 4 juillet 2012, lors de la conférence de presse du Cern en présence du Britannique Peter Higgs, de l'université d'Édimbourg, et du  Belge François Englert, de l'université libre de Bruxelles, on savait que les deux hommes étaient en piste pour recevoir le prix Nobel de physique. Les membres des collaborations Atlas et CMS avaient alors annoncé, par l'intermédiaire de leurs porte-paroles, qu'ils avaient découvert un nouveau boson dans les produits de collisions des faisceaux de protons accélérés par le LHC.

Les particules détectées se comportaient à bien des égards comme le fameux boson de Higgs. Ce boson découlait d'un mécanisme proposé par Peter Higgs, et indépendamment par François Englert avec son collègue Robert Brout au début des années 1960. D'autres physiciens l'avaient envisagé presque au même moment, à savoir Thomas Kibble, Gerald Guralnik et Carl Hagen.

Dans cette vidéo en français datant de juillet 2012, François Englert nous fait partager ses souvenirs sur la découverte du mécanisme de Brout-Englert-Higgs ainsi que son émotion lors de la découverte d'un nouveau boson au Cern. On sait maintenant que cette nouvelle particule est bien celle découlant des travaux de Peter Higgs, François Englert, Robert Brout et plusieurs de leurs collègues. © Cern

Avec le mécanisme de Brout-Englert-Higgs, comme on l'appelle parfois, ces physiciens expliquaient l'origine des masses des particules élémentaires à partie d'un nouveau champ dont les bosons de Higgs sont les paquets d'énergie associés à ses oscillations, tout comme les photons le sont au champ électromagnétique. En 1967 Steven Weinberg et Abdus Salam se sont limités essentiellement à l'utilisation de ce mécanisme pour expliquer les masses de nouveaux bosons qu'ils venaient d'introduire pour unifier les forces électromagnétiques et nucléaires faibles. Cousins des photons, on les appelle les bosons W et Z.

Le boson de Higgs, une clé de l'univers

Les bosons W sont responsables des processus de radioactivité bêta qui font briller le Soleil lorsqu'il fabrique de l'hélium et du deutérium. Si ces bosons n'étaient pas massifs, les noyaux se désintégreraient très vite et ne pourraient donc pas exister. Sans le champ de Higgs, les électrons seraient sans masse et ne formeraient pas des atomes. Dans le cadre du modèle standard, on peut ainsi dire que le champ de Higgs est essentiel à l'apparition de la vie sur Terre.

Le champ de Higgs est partout dans l'univers observable. Mais s'il est bien responsable de l'origine des masses des quarks et des leptons, ce n'est pas lui qui explique la masse des protons et des neutrons, donc l'essentiel de la masse de la matière qui compose notre corps et les étoiles. Il n'existe plus de boson de Higgs dans le cosmos depuis le Big Bang, à part de façon fugace comme dans le cas des collisions faites dans les détecteurs géants du LHC. Les travaux de François Englert et de Peter Higgs n'en représentent pas moins des clés importantes pour comprendre l'infiniment petit et l'infiniment grand, et Futura-Sciences ne manquera pas de le rappeler plus en détail dans un prochain article.

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