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 », publiés presque simultanément, le premier dans la revue Physical Review Letters de la Société américaine de physique, le second dans la revue européenne Physics Letters, ils proposent de concilier, d'une part, le concept d'invariance d'une théorie physique par rapport à l'action d'un groupe de transformations, et, d'autre part, l'existence de particules médiatrices massives. Higgs complète son argumentation quelques semaines plus tard par un second article publié par Physical Review Letters. Dans le cadre de la théorie quantique des champs, les auteurs insistent sur l'importance de la structure du « vide quantique » par rapport aux symétries des interactions que la théorie veut décrire. Des théoriciens avaient déjà remarqué l'intérêt des modèles physiques dans lesquels l'état du vide n'est pas unique, dans le sens qu'un groupe de transformations peut agir sur lui de façon non triviale. Ce concept avait été appliqué à la théorie quantique de la supraconductivité, pour laquelle le « vide » est l'état d'énergie minimale d'un système électronique. Pour décrire les interactions fondamentales, Brout, Englert et Higgs proposent l'existence d'un champ fondamental à plusieurs composantes et montrent que l'existence de plusieurs états du vide induit une violation « spontanée » de la symétrie sous-jacente. L'omniprésence de ce champ de Higgs (du nom du physicien écossais) dans l'espace est une conséquence inéluctable de ce schéma. Les propriétés caractéristiques du boson de Higgs qui quantifie ce champ permettent de partir à sa recherche. L'annonce des physiciens du Cern en juillet 2012 confirme la pertinence de l'hypothèse théorique développée cinquante ans plus tôt.

Peter Higgs
Le physicien britannique Peter Higgs, en 2008, sous l'énorme détecteur de particules Atlas qui équipe le LHC (Large Hadron Collider) au Cern. Ce détecteur a permis en 2012 la mise en évidence d'une petite particule élémentaire dont l’existence avait été prédite dans les années 1960...
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Signature du boson de Higgs
Cette représentation d'une collision de deux protons du LHC est générée par un programme informatique à partir de la totalité des données enregistrées par les multiples appareils constituant l'ensemble de détection Atlas. Les deux protons initiaux ont des trajectoires perpendiculaires au...
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— Bernard PIRE
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Écrit par :
- Bernard PIRE : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau
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« HIGGS MÉCANISME DE » est également traité dans :
PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Bosons
Dans le chapitre « Le boson de Higgs. » : […] Le fait que les bosons W et Z n'aient pas une masse nulle est la manifestation d'une brisure de la symétrie de jauge sous-jacente. Dans la description communément admise des interactions nucléaires, on attribue cette brisure à l'existence d'un nouveau champ fondamental – le champ de Higgs – qui remplirait uniformément le « vide » (rappelons qu'en physique, on définit le vide comme l'état d'énerg […] Lire la suite
MASSE (notions de base)
Dans le chapitre « La masse des particules élémentaires » : […] La théorie moderne de l'électromagnétisme rend bien compte de la masse nulle du photon, caractéristique liée à la nature du principe de symétrie (dite de jauge) à l'origine de l'électrodynamique quantique. La limite expérimentale sur sa masse est de 7 × 10 —17 eV. Il est très difficile de mesurer les masses des trois types de neutrinos existants ; les expériences indiquent que ces masses sont re […] Lire la suite
BROUT ROBERT (1928-2011)
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
ENGLERT FRANÇOIS (1932- )
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
HIGGS PETER (1929- )
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
GURALNIK GERALD (1936-2014)
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
INTERACTIONS (physique) - Interaction électrofaible
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 neutrino-antineutrino. En 1973, l'observation au Cern (Genève) de la diffusio […] Lire la suite
MASSE, physique
Dans le chapitre « Masse et interactions » : […] Nous savons que la matière est composée d'atomes, eux-mêmes composés d'électrons et d'un noyau constitué de particules plus fondamentales : les quarks et gluons, qui forment les nucléons, regroupés dans le noyau. L'affirmation que la masse d'un corps quelconque est fournie par celle de ses constituants, même en tenant compte pour être plus précis du défaut de masse évoqué plus haut, semble complèt […] Lire la suite
VELTMAN MARTINUS (1931-2021)
Martinus Veltman est un physicien néerlandais , prix Nobel de physique en 1999 pour ses travaux ayant permis de comprendre les interactions électrofaibles dans le cadre des théories quantiques des champs. Martinus Veltman, quatrième d’une famille de six enfants, naît le 27 juin 1931 à Waalwijk, une petite ville du sud des Pays-Bas proche de Bois-le-Duc. Son père est directeur de l’école élémentair […] Lire la suite
Pour citer l’article
Bernard PIRE, « HIGGS MÉCANISME DE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 01 février 2023. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/mecanisme-de-higgs/