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Connaît-on vraiment le boson de Higgs, dix ans après sa découverte?

Collision de protons dans le LHC vue depuis le détecteur Atlas. | CERN / KEYSTONE

C’était il y a dix ans, jour pour jour. Le 4 juillet 2012, l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (Cern), à Genève, dévoilait un résultat très attendu. Pour les physiciens, ce fut un coup de tonnerre. Le mystérieux boson de Higgs, prédit en 1964 (ce qui valut le prix Nobel en 2013 à ses codécouvreurs, Peter Higgs et François Englert) et clé de voûte du modèle standard (la meilleure théorie pour décrire les lois de la physique à l’heure actuelle), existe bel et bien. Dans la foulée, plus de 60 particules composites (constituées de plusieurs particules élémentaires) prédites par le modèle standard ont été mises au jour.

Le Grand collisionneur de hadrons, (LHC), accélérateur de particules le plus grand (27 km) et le plus puissant jamais construit, l’avait enfin mis au jour, après plusieurs années de chasse — et une patiente collecte de données avant de disposer d’un niveau de preuve suffisant. Ce 4 juillet 2022, le CERN organise un symposium scientifique consacré au boson de Higgs.

Pourquoi c’est encore d’actualité. Paradoxalement, la découverte du boson de Higgs a ouvert, pour les physiciens, davantage de nouvelles questions qu’elle n’a apporté de réponses fermes et définitives. La masse du Higgs, telle qu’elle a été mesurée lors des expériences du LHC n’est pas tout à fait en accord les prédictions théoriques.

De sorte que de nombreux possibles restent encore sur la table:

  • Si le big-bang doit avoir théoriquement généré autant de matière que d’antimatière, où est-elle donc passée depuis?

  • Vivons-nous dans un multivers où coexisteraient une infinité d’Univers, tous dotés de paramètres cosmologiques légèrement différents?

Le LHC, après un arrêt de deux ans pour des travaux d’améliorations, va reprendre les collisions de protons dès mardi 5 juillet dans l’espoir d’en savoir plus. Les travaux entrepris permettront de réaliser des collisions avec des niveaux d’énergie encore plus hauts qu’avant.

Lire aussi: Que reste-t-il à découvrir en physique fondamentale?

Boson de Higgs, mode d’emploi. Pour expliquer ce qu’il est, et pourquoi il est important, il faut revenir un dix milliardièmes de seconde après le Big Bang, quand serait apparue la particule. C’est elle qui permet d’expliquer pourquoi certaines particules élémentaires ont une masse et certaines n’en ont pas — comme le photon.

Comment fabriquer un boson, me diriez-vous? Prenez deux faisceaux de protons, accélérez-les à une vitesse proche de celle de la lumière, puis faites-les se percuter avec fracas. Boum! Observez attentivement à l’aide d’outils perfectionnés la bouillie qui en résulte. Enfin, découvrez tout un bestiaire de particules à l’existence parfois fugitive.

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