HIGGS MÉCANISME DE

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

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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... 

Crédits : CERN

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Signature du boson de Higgs

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Cette représentation d'une collision de deux protons du L.H.C. 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... 

Crédits : CERN

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