PHYSIQUE QUANTIQUE - Observé pour la première fois en 2012, il avait permis d’expliquer l’apparition de la matière dans l’univers. Son nom: le boson de Higgs. Ce lundi 4 juillet marque le dixième anniversaire de cette découverte majeure, dernière pierre manquante dans le modèle standard, qui décrit toutes les règles fondamentales de la physique quantique.

En effet, le boson de Higgs est la particule qui donne “une masse à toute matière existante dans l’univers”, explique au HuffPost Yves Sirois, chercheur du CNRS sur CMS, l’une des deux expériences ayant découvert le boson de Higgs. Le soucis, c’est qu’il existe encore des zones d’ombres et des questions sur le fonctionnement de l’univers.

Autre problème, de nouvelles découvertes remettent en cause le modèle standard. C’est le cas avec le boson W, une particule faisant partie de l’une des trois familles du modèle standard (les deux autres comprennent notamment les neutrons, protons, électrons...). Sa masse s’est en effet avérée plus lourde que prévu suite à des mesures de l’accélérateur à particules américain Tevatron.

Pour vérifier en partie ces données, une nouvelle vague de recherches vient d’être lancée il y a quelques semaines par le LHC. Plus grand accélérateur de particules au monde, ce mastodonte de 27 kilomètres de circonférence situé en Europe était à l’origine de la découverte du Higgs.

Un modèle qui vacille

Régissant les règles connues de la physique quantique, le modèle standard a été développé entre les années 60 et 70. Toutefois, ce n’est qu’en 2012 que la dernière zone d’ombre du puzzle a été dévoilée avec la découverte de Peter Higgs.

Malgré un modèle qui est donc aujourd’hui “complet”, il existe encore d’autres zones floues dans l’équation. C’est le cas du boson W. Rapportée dans la revue Sciences le 7 avril, sa masse serait plus lourde que prévu de 0,1%. Suffisant pour “remettre en cause l’ensemble du modèle standard si cela est confirmé”, explique au Huffpost Yves Sirois.

En effet, cela entraînerait la première réécriture majeure des lois de la physique quantique depuis un demi-siècle. Imaginons un jeu Tetris . Chaque particule constitue une pièce, formant un ensemble parfait. Seulement, si l’une des pièces grossit, alors le tout ne fonctionne plus. Il faut donc réarranger l’ensemble, en modifiant la forme des pièces, voire en ajouter de nouvelles pour retrouver l’équilibre exact.

Mieux comprendre les débuts de l’univers

Même dix ans après sa découverte, le boson de Higgs demeure au cœur de nombreuses recherches. Depuis la première observation rapportée du Grand collisionneur de hadrons du CERN (LHC), 30 fois plus de bosons de Higgs ont été détectés, offrant l’opportunité de vérifier et même découvrir plusieurs éléments, comme l’expliquent deux articles publiés dans Nature le 4 juillet.

Pour Yves Sirois, les recherches menées depuis 2012 ont amené deux conséquences principales. Tout d’abord, le boson de Higgs a “confirmé les premiers moments de l’univers, durant lesquels il a contribué à doter les particules d’une masse”.

De plus, les recherches ont démontré que “le champ de Higgs est partout, surtout que les particules interagissent en permanence”, précise Yves Sirois. Ainsi, le boson de Higgs a donné aux origines de l’univers une masse à toutes les particules, mais il n’a pas disparu par la suite et demeure omniprésent. Il interagit ainsi avec les autres particules élémentaires.

De nombreuses choses encore à découvrir

Les découvertes et progrès de la dernière décennie vont maintenant se poursuivre, alors que le LHC sort d’ une cure de jouvence de 3 ans et entame une nouvelle phase de recherches, sa troisième. L’objectif est de creuser certaines propriétés clés du boson de Higgs.

” Le boson de Higgs n’a probablement pas encore dévoilé toutes ses facettes et il reste sûrement d’autres choses à découvrir”, prévient auprès du HuffPost Yves Sirois. Il y a par exemple la question de savoir si le fameux boson peut se dupliquer. Peut-il se reproduire seul et donner naissance à deux bosons? Ce serait inédit affirme au Monde le physicien Christophe Grojean:“Le modèle standard l’interdit. On n’a jamais vu une particule interagir sur elle-même. Ce serait donc une première.”

“On entre dans une phase d’exploration de l’inconnu”, témoigne au CNRS Marie-Hélène Genest, chercheuse au Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie de Grenoble. Ces nouvelles recherches pourraient donc permettre de découvrir de nouvelles mesures ou même de nouvelles informations entourant le boson de Higgs .

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