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La recherche du boson de Higgs, un marathon mondial

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Mais finalement, pourquoi le LHC ? Construit sur les cendres du LEP, cette gigantesque machine répond à un cahier des charges bien précis.

En effet, la physique des particules n’a pas encore réponse à tout, notamment au niveau des forces qui régissent notre univers (cf. le dossier de Réflexiences : http://www.reflexiences.com/dossier/90/la-nature-revele-ses-forces/). La théorie des cinquante dernières années appelée modèle standard, ressemble au Sphinx de Gizeh, en ce sens qu’elle est incomplète. Sauf que contrairement au nez manquant, cette pierre absente rend tout l’édifice instable. Depuis Newton, les physiciens se sont servis de la masse sans jamais pouvoir expliquer son origine. Aujourd’hui le problème reste entier car même le modèle standard n’explique pas pourquoi la matière comporte des particules massiques et d’autres sans masse (les photons).

C’est là qu’intervient le fameux boson de Higgs. La solution la plus plausible pour expliquer la masse réside dans l’existence d’un champ qui « retient » plus ou moins les particules. Plus ces particules sont ralenties par le champ et plus elles gagnent en masse. Ce champ serait lui-même composé d’unités, les bosons de Higgs, baptisés en hommage au premier physicien[1] à les avoir évoqués. La théorie des champs explique également la présence de particules sans masse, ce qui arrange l’affaire des photons. C’est cette « beauté » du modèle standard consolidé grâce au boson qui l’a fait connaître sous son autre nom de scène, la « particule Dieu ».

Image pour comprendre le rôle du boson de Higgs :

Une célébrité (la particule) entre dans une pièce et la foule (chaque individu est un boson de Higgs) s’agrège autour d’elle et ralentit sa progression (sa masse augmente)

À l’aide des collisions à très fortes énergies qui se dérouleront au LHC, les chercheurs du CERN espèrent bientôt l’identifier, et surtout pouvoir déterminer sa masse. Mais une course de compétition s’annonce avec le Tevatron du Fermilab (près de Chicago), qui aurait déjà produit des bosons de Higgs en faible quantité. Cela dit, « il faudra qu’il fonctionne à plein régime pendant plusieurs années pour que la détermination de sa masse devienne possible », souligne Yves Sacquin. Ainsi, il risque d’être pris de cours par le LHC qui fonctionnera dès le départ à plus haute énergie (cinq fois puis à terme huit fois supérieure) et produira des bosons de Higgs en plus grande quantité. Il y a des chances pour que le CERN atteigne rapidement une masse critique de données lui permettant de reconnaître à coup sûr la signature de la « divine particule ». Qui du LHC ou du Tevatron remportera la palme du Higgs ?

Difficile de prendre des paris, car même aujourd’hui la mécanique de Higgs reste un modèle théorique. Rien n’exclut la possibilité qu’à la place du boson les physiciens se retrouvent devant… du vide. Sachez seulement que le LHC vise bien d’autres Graal que la seule « particule Dieu ». L’ensemble des détecteurs devrait en révéler plus sur la matière sombre, l’antimatière, le Big Bang mais aussi d’éventuelles autres dimensions.

Par Ludovic Fery.

[1] Peter Higgs (né le 29 mai 1929 à Bristol) est un physicien britannique qui a proposé ce boson dans les années 1960. Vingt ans plus tard la particule prit le nom scientifique de « boson de Higgs ».

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