QU'EST-CE QUE LE BOSON DE HIGGS?

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Quelle est cette chose dont nous entendons toujours parler - le boson de Higgs, et pourquoi est-ce important?

On a dit que la meilleure façon d'apprendre était d'enseigner. Et si je le fais bien, peut-être, juste peut-être, je le comprendrai un peu mieux d'ici la fin de l'épisode.

Je tiens à préciser que cette vidéo s'adresse à la personne dont les yeux brillent chaque fois que vous entendez le terme boson de Higgs. Vous savez, c'est une sorte de particule, prix Nobel, masse, bla bla. Mais vous ne comprenez pas vraiment ce que c'est et pourquoi c'est important.

Commençons par le modèle standard. Ce sont essentiellement les lois de la physique des particules telles que les scientifiques les comprennent. Ils expliquent toute la matière et les forces que nous voyons tout autour de nous. Eh bien, la plupart du temps, il y a quelques grands mystères, dont nous discuterons à mesure que nous approfondirons cela.

Mais l'important à comprendre est qu'il existe deux grandes catégories: les fermions et les bosons.

Les fermions sont de la matière. Il y a les protons et les neutrons qui sont constitués de quarks, et il y a les leptons, qui sont indivisibles, comme les électrons et les neutrinos. Jusqu'à présent avec moi? Tout ce que vous pouvez toucher sont ces fermions.

Les bosons sont les particules qui communiquent les forces de l'Univers. Celui que vous connaissez probablement est le photon, qui communique la force électromagnétique. Ensuite, il y a le gluon, qui communique la force nucléaire forte et les bosons W et Z qui communiquent la force nucléaire faible.

Mystère numéro 1, la gravité. Bien que ce soit l'une des forces fondamentales de l'Univers, personne n'a découvert une particule de boson qui communique cette force. Donc, si vous cherchez un prix Nobel, trouvez un boson de gravité et c'est le vôtre. Prouvez que la gravité n'a pas de boson et vous pouvez également obtenir un prix Nobel. Dans tous les cas, il y a un prix Nobel pour vous.

Encore une fois, c'est le modèle standard, et il décrit avec précision les lois de la nature telles que nous les voyons autour de nous.

L'un des plus grands mystères non résolus de la physique était le concept de masse. Pourquoi quelque chose a-t-il une masse ou une inertie? Pourquoi la quantité de "trucs" physiques dans un objet définit-elle à quel point il est facile de bouger ou à quel point il est difficile de l'arrêter?

Dans les années 1960, le physicien Peter Higgs a prédit qu'il devait y avoir une sorte de champ qui imprègne tout l'espace et interagit avec la matière, un peu comme un poisson nageant dans l'eau. Plus un objet a de masse, plus il interagit avec ce champ de Higgs.

Et tout comme les autres forces fondamentales de l'Univers, le champ de Higgs devrait avoir un boson correspondant pour communiquer la force - c'est le boson de Higgs.

Le champ lui-même est indétectable, mais si vous pouviez en quelque sorte détecter les particules de Higgs correspondantes, vous pourriez supposer l'existence du champ.

Et c'est là qu'intervient le Grand collisionneur de hadrons. La tâche d'un accélérateur de particules est de convertir l'énergie en matière, via la formule e = mc2. En accélérant les particules - comme les protons - à des vitesses énormes, ils leur donnent une énorme quantité d'énergie cinétique. En fait, dans sa configuration actuelle, le LHC déplace les protons à 0,999999991c, ce qui est environ 10 km / h plus lent que la vitesse de la lumière.

Lorsque des faisceaux de particules se déplaçant dans des directions opposées sont écrasés ensemble, il concentre une énorme quantité d'énergie dans un petit volume d'espace. Cette énergie a besoin d'un endroit où aller, donc elle se fige comme de la matière (merci Einstein). Plus vous pouvez entrer en collision, plus vous pouvez créer de particules massives.

Et donc, en 2013, le LHC a permis aux physiciens de pouvoir enfin confirmer la présence du boson de Higgs en réglant l'énergie des collisions exactement au bon niveau, puis en détectant la cascade de particules qui se produisent lorsque les bosons de Higgs se désintègrent.

Parce que les bonnes particules sont détectées, vous pouvez supposer la présence du boson de Higgs, et pour cette raison, vous pouvez supposer la présence du champ de Higgs. Prix Nobel pour tout le monde.

J'ai dit qu'il restait quelques mystères; la gravité en était un, bien sûr, mais il y en a quelques autres. La réalité est que les physiciens savent maintenant que la matière que j'ai décrite n'est vraiment qu'une fraction de l'univers entier. Les cosmologistes estiment que seulement 4% de l'Univers est la matière baryonique normale que nous connaissons.

23% supplémentaires sont de la matière noire et 73% supplémentaires sont de l'énergie noire. Il y a donc encore beaucoup de mystères pour occuper les physiciens pendant des années.

Et donc, en 2013, le Grand collisionneur de hadrons a finalement révélé la particule que les physiciens avaient prédit depuis 50 ans. La dernière pièce du modèle standard a finalement prouvé son existence, et nous sommes plus près de comprendre ce que sont 4% de l'Univers. Les 96% restants (oh, et la gravité), sont toujours un mystère total.

Les physiciens font monter le LHC à des niveaux d'énergie de plus en plus élevés, pour rechercher d'autres particules, comprendre la matière noire et voir s'ils peuvent générer des trous noirs microscopiques. Ce puissant instrument a beaucoup plus de science à révéler, alors restez à l'écoute.

C’est le Higgs Boson en bref. Faites-moi savoir s'il y a d'autres concepts en physique des particules dont vous aimeriez parler. Mettez vos idées dans les commentaires ci-dessous.