HIGGS BOSON DE

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Peter Higgs

Peter Higgs
Crédits : CERN

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Champ de Higgs

Champ de Higgs
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Signature du boson de Higgs

Signature du boson de Higgs
Crédits : CERN

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Le pari des théoriciens

Pour sortir de ce dilemme, une explication audacieuse est proposée presque simultanément en 1964 par les physiciens belges Robert Brout (1928-2011) et François Englert (né en 1932) et par leur collègue écossais Peter Higgs (né en 1929). Dans deux articles aux titres quasi identiques, « Symétries brisées et masses des bosons de jauge », ils introduisent le concept de symétrie de jauge spontanément brisée en insistant sur l'importance de la structure du vide par rapport aux symétries des interactions. Une analogie aide à comprendre ce concept. Les forces magnétiques induites par un barreau aimanté dans une enceinte vide et isolée sont indépendantes de la direction du barreau par rapport à l'extérieur. On dit que les interactions électromagnétiques sont symétriques par rapport aux rotations. Si l'aimant se trouve dans un environnement plus réaliste, la présence du champ magnétique terrestre empêche que cette invariance des lois électromagnétiques soit manifeste. Le « champ de Higgs » (c'est le nom du physicien écossais dont l'usage s'est imposé pour dénommer ce nouveau champ) est l'équivalent de ce champ magnétique terrestre sous-jacent, mais il n'est pas produit par un objet localisé comme une planète. Au contraire, il est tellement omniprésent qu'il est même présent dans le « vide » ; de plus, sa direction ne s'exprime pas en termes géographiques mais dans un espace abstrait dont les axes s'appellent « électromagnétisme » ou « interaction faible ». Rappelons que ce qu'on appelle « vide » dans une théorie quantique n'est pas le néant, mais l'état d'énergie minimale sur lequel viennent agir les opérateurs de création de particules, éléments essentiels à la description mathématique d'un état physique réel.

Peter Higgs

Peter Higgs

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Peter Higgs, en 2008, sous l'énorme détecteur de particules Atlas qui équipe le L.H.C. (Large Hadron Collider) au Cern. Ce détecteur a permis en 2012 la mise en évidence d'une petite particule élémentaire prévue par la théorie et qui porte son nom : le boson de Higgs, chaînon manquant du... 

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Écrit par :

  • : directeur de recherche au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

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BROUT ROBERT (1928-2011)

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  • Bernard PIRE
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Né à New York (États-Unis) le 14 juin 1928, le physicien théoricien Robert Brout est décédé le 3 mai 2011 à Bruxelles. Après avoir obtenu son doctorat en 1953 à l’université Columbia de New York, Brout enseigne à l’université Cornell à Ithaca (État de New York) et y effectue ses premières recherches dans le domaine de la mécanique statistique. Il étudie en particulier les processus irréversibles […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/robert-brout/#i_99215

ENGLERT FRANÇOIS (1932- )

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  • Bernard PIRE
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Physicien théoricien belge, Prix Nobel de physique 2013, François Englert est né à Etterbeek dans la banlieue de Bruxelles (Belgique) le 6 novembre 1932 dans une famille juive. Enfant lorsque les nazis occupent la Belgique, il survit à la Shoah en étant caché sous une fausse identité dans différents orphelinats. François Englert suit des études supérieures à l’Université libre de Bruxelles, dont […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/francois-englert/#i_99215

GURALNIK GERALD (1936-2014)

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Le physicien Gerald Guralnik fut l’un des six scientifiques qui postulèrent en 1964 qu’une particule hypothétique (appelée particule de Higgs) est la particule élémentaire, ou boson, qui donne à toutes les particules subatomiques élémentaires une masse du fait de ses interactions avec elles. Le 4 juillet 2012, des scientifiques travaillant avec le grand collisionneur de hadrons au Cern (Organisati […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/gerald-guralnik/#i_99215

HIGGS PETER (1929- )

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Physicien théoricien britannique, Prix Nobel de physique 2013. Né dans la banlieue de Newcastle upon Tyne (Royaume-Uni) le 29 mai 1929, Peter Ware Higgs est connu pour ses travaux sur la description mathématique des symétries et des mécanismes de brisement de symétrie des systèmes physiques élémentaires. Après une enfance à Birmingham puis à Bristol, il est étudiant au King’s College de l’universi […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/peter-higgs/#i_99215

INTERACTIONS (physique) - Interaction électrofaible

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  • Bernard PIRE
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Dans le chapitre « La théorie électrofaible »  : […] La théorie moderne des interactions faibles, proposée en 1967 par Steven Weinberg et Abdus Salam , les décrit comme dues à l'échange de « bosons intermédiaires » appelés W + , W et Z 0 (fig. ). Aux courants chargés du modèle de Fermi, cette théorie ajoute des « courants faibles neutres » aptes à créer une paire ne […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/interactions-physique-interaction-electrofaible/#i_99215

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Dans le chapitre « Les principaux résultats »  : […] Le résultat le plus marquant de la première collecte de données est sans conteste la découverte du boson de Higgs, annoncée par les équipes de chercheurs d’ATLAS et CMS le 4 juillet 2012. Il s’agit d’un résultat majeur car il valide le mécanisme théorique imaginé en 1964 qui prédit l’existence de ce boson et explique une propriété fondamentale des particules élémentaires : leur masse. Grâce à la […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/large-hadron-collider/#i_99215

HIGGS MÉCANISME DE

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En 1964, les physiciens belges Robert Brout et François Englert, d'une part, et leur collègue écossais Peter Higgs , d'autre part, introduisent le concept de symétrie de jauge spontanément brisée. Dans deux articles aux titres quasi identiques « Symétrie brisée et la masse des mésons vecteurs de jauge  » et « Symétries brisées, particules de masse nulle et champs de jauge […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/mecanisme-de-higgs/#i_99215

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Le prix Nobel de physique récompense en 2013 le physicien théoricien belge François Englert (né le 6 novembre 1932 à Etterbeek [Bruxelles]) et son collègue britannique Peter Ware Higgs (né le 29 mai 1929 à Wallsend [Newcastle]) , qui ont proposé en 1964 un mécanisme non conventionnel pour expliquer certaines propriétés des interactions fondamentales du monde physique, comme la gravitation. Cet […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/prix-nobel-de-physique-2013/#i_99215

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Pour citer l’article

Bernard PIRE, « HIGGS BOSON DE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 21 mai 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/boson-de-higgs/