L’héritage scientifique éternel de Peter Higgs et les questions qui restent encore en suspens

Des milliers d’années plus tard, Peter Higgs a expliqué le mécanisme par lequel les particules reçoivent de la masse et ce mécanisme a prédit une particule fondamentale, appelée le boson de Higgs.

Il présente sa théorie pour expliquer l’origine de la masse des particules élémentaires et est publiée en 1964. Dans ce manuscrit, il donne forme à l’idée qu’un mécanisme permet de redimensionner l’électricité : celle-ci acquiert de la masse lorsqu’elle entre en contact avec une particule primordiale. .et invisible. Cela représentait un pont entre différents domaines de la physique théorique.

Le test définitif

Son hypothèse soutenue par un modèle mathématique s’est renforcée quatre décennies plus tard, et l’a rendu célèbre, lorsque le plus grand accélérateur du monde à ce jour, le Grand collisionneur de hadrons (LHC), a été construit au centre européen de recherche en physique des particules et nucléaire. , CERN. Un immense complexe en Suisse conçu pour que des particules, en l’occurrence des protons, entrent en collision et permettent de vérifier ce qui relevait jusqu’alors du domaine des idées.

En 2012, des expériences menées au LHC du CERN ont concrétisé ce qui était jusqu’alors une hypothèse : la particule de Higgs existait et en ont montré la preuve. Cette découverte est consolidée comme la réalisation la plus remarquable du modèle standard de la physique des particules, la théorie la plus complète à ce jour qui explique l’univers visible à son niveau le plus fondamental.

Avec la découverte du boson de Higgs, le modèle standard a été complété, qui décrit l’ensemble des particules élémentaires qui composent tout ce que nous connaissons et les forces qui interagissent entre elles pour qu’elles fonctionnent comme des pièces de Lego qui s’assemblent.

Le boson de Higgs est nécessaire pour répondre à une question clé : les particules comme les quarks et les leptons ont une masse avec laquelle elles forment de la matière. Mais d’où viennent-ils cette pâte ? La réponse est ce qu’on appelle le champ de Higgs, un environnement invisible qui imprègne l’univers entier et imprègne de masse les particules qui y naviguent.

Dans ce champ de Higgs se trouvent les bosons de Higgs, qui « étalent » la masse sur les particules qui composent la matière.

Deux prix partagés

En mai de l’année suivante, 2013, l’attribution du Prix Prince des Asturies pour la recherche scientifique et technique à Peter Higgs, Françoise Englert (une autre physicienne théoricienne dont les découvertes ont contribué à cette théorie) et le CERN pour la prédiction théorique et la détection expérimentale a été annoncée. du boson de Higgs.

Et en octobre, Higgs a reçu le prix Nobel de physique avec Englert. Dans sa déclaration, le jury de l’académie suédoise a justifié ce choix parce que l’explication de Higgs, considéré comme un révolutionnaire, nous a permis de soutenir la compréhension de l’univers, basée sur une particule qui « prend son origine dans un champ invisible qui remplit tout l’espace ». Même quand il semble vide, il est là. Sans lui, nous n’existerions pas.

L’héritage scientifique de Peter Higgs s’étendra bien au-delà des découvertes actuelles. Le boson de Higgs, « l’excitation » observable du champ Brout-Englert-Higgs, est lié à certaines des questions les plus intrigantes et cruciales de la physique fondamentale.

Il existe plusieurs questions auxquelles le modèle standard ne parvient pas à répondre. Par exemple, il n’explique pas ce qu’est la matière noire, un composant mystérieux qui constitue 27 % de l’univers. Cela n’explique pas non plus pourquoi il y a plus de matière que d’antimatière dans l’univers ni pourquoi l’expansion du cosmos s’accélère. Et une autre grande lacune : elle n’inclut pas la force de gravité.

Cette particule, encore assez mystérieuse, représente donc une porte d’entrée exceptionnellement prometteuse vers la physique au-delà du modèle standard.

*Article initialement publié dans La conversation.