Boson de Higgs

FrançoisD · July 2012

C'est le jour où jamais pour demander : "mais c'est koikess"?

J'ai, bien sûr, fait ma petite rechercher wiki mais il manque la pédagogie dont les intervenants du forum savent faire preuve.

Pour info : 2/20 de moyenne en MPSI, 3/20 en Méca en deug et 11/20 (????) en Electromagnétisme. Je comprends un peu de maths et rien de rien en Physique.

Amicalement,

F.D.

joel_5632 · July 2012

Un bon article. C'est une physicienne qui répond à une interview.

higgs

Cidrolin · July 2012

J'ai vu un savant excitė devant un boson.

Eric Chopin · July 2012

Si je peux proposer une version pas trop compliquée...

L'univers est composé d'un espace dans lequel se déplacent des particules dont aujourd'hui
on ne connait que 2 catégories:
- celles qui constituent la matière
- les bosons de jauge qui permettent les interactions en les particules de matières (et parfois entre elles).

Il y a 3 types connus de bosons de jauge, le premier est très connu c'est le photon, autrement
dit la lumière. Ensuite il y a le gluon, qui permet au noyau des atomes de former un ensemble
compact difficile a casser. Enfin les $W^+$ , $W^-$ et $Z^0$ de l'interaction faible, responsables
d'un type de radioactivité. On aimerait bien qu'il en existe une 4e sorte, le graviton, pour comprendre
la gravitation et comprendre ainsi les 4 interactions connues, mais pour l'instant ca n'est
que pure spéculation.

Ces bosons de jauge, d'après la théorie de jauge, devraient avoir le bon goût de ne pas avoir
de masse. C'est OK pour le photon, le gluon est difficile à observer mais en gros indirectement
on arrive a vérifier que c'est le cas, mais les $W^+$ , $W^-$ et $Z^0$ échappent nettement à cette règle
(et on sait en fabriquer et mesurer précisément leur masse, ils sont plutôt très lourds).
Pour que la théorie tienne debout, il faut donc la modifier légèrement. Un mécanisme possible
est celui inventé par Peter Higgs en 1964 consistant à ajouter dans le modèle une nouvelle particule,
qui par son interaction avec les bosons de jauge $W^+$ , $W^-$ et $Z^0$,
permettrait d'expliquer la masse de ces particules. Principalement l'ajout de cette particule ne dénature
pas la théorie de jauge qui reste valable, elle agit sur l'état quantique du vide. On estime
que le vide s'est "cassé" peu après le big bang, avant cela les $W^+$ , $W^-$ et $Z^0$ n'avaient
pas de masse, et après cette "brisure de symétrie" pour reprendre l'expression consacrée,
elles deviennent lourdes.

Eric

jobherzt · July 2012

Salut Eric,

Il me semble que les bosons n'ont à priori pas à être les vecteurs d'une des interactions fondamentales, mais qu'en pratique tous le sont, le boson de Higgs est il un contre exemple, ou ce champs de Higgs doit il être considéré comme une 5e force ?

Du coup on l'a trouvé aux environs de 125 GeV, est ce que tu as une idée des théories que ça conforte et de celles que ça brise ?

Eric Chopin · July 2012

@jobhertz,

Oui et non. On peut dire que seuls les bosons de jauge sont en effet vecteurs des interactions
de jauge... ;-) C'est évidemment une Lapalissade mais le boson de Higgs peut
quand même être vu comme véhiculant une interaction car il peut interagir avec lui même
(par exemple un seul boson de Higgs peut se désintégrer en donnant 2 ou 3 autres bosons
de Higgs), mais c'est une interprétation un peu limite...

Ta remarque est pertinente, si le Higgs existe, ce sera le premier boson "fondamental"
qui ne soit pas un boson de jauge, qui plus est c'est une particule scalaire (sa fonction
d'onde est à valeur dans $\R$ pour simplifier) alors que les bosons de jauge sont
vectoriels (à valeur dans l'espace de Minkowski, toujours en simpifiant).
C'est une des raisons qui me rend sceptique sur le mechanisme de Higgs, dont
il faut se rappeler les origines historiques. En 1964, quand Peter Higgs présente
sont modèle de brisure spontanée de symétrie avec le Higgs, on croit encore
que l'interaction forte est véhiculée par des pions (qui sont des bosons scalaires),
car on ne connait pas encore les quarks (ou disons que la théorie des quarks
émerge juste, les pions étant en fait constitués de 2 quarks ce qu'on ne saura que plus tard).
Donc il est tout à fait cohérent à cette époque d'ajouter au modèle un nouveau
boson scalaire dans le modèle. Aujourd'hui, avec le modèle Standard tel qu'on
le connait le Higgs fait plus figure de "verrue" car ce serait bien le seul boson scalaire du modèle,
avec son lagrangien bizarre, et qui certes permet de comprendre
la masse des W et Z, mais pose d'autres problèmes à ceux qui croient très
fort aux théorie d'unification des forces à très haute energie. Car alors pour que cette
unification puisque fonctionner, il ne faut pas 1 boson de Higgs, mais plusieurs....
C'est pourquoi certains chercheurs espèrent beaucoup mettre en évidence
aussi la supersymétrie, car dans ce contexte le modèle aurait naturellement
plusieurs bosons de Higgs. Mais il n'y a pas 1 seul modèle de supersymétrie, il y en a pleins,
qui supposent l'existence d'un nombre variable de particules supplémentaires qu'il
faudra aussi découvrir pour conforter ce(s) modèle(s)...

Bref, on n'en a pas fini avec l'étude du modèle standard je crois...

a+

Eric

Jaymz · July 2012

Les bosons (de jauges) sont les vecteurs d'une des forces fondamentales permettant d'expliquer notre univers actuel:

le photon est le vecteur de la force electromagnetique.
le gluon celui de la force nucléaire forte (voir ce qu'a dit eric juste au-dessus)
W (+ et -) et Z0 ceux de la force nucléaire faible.( réaction nucléaire que l'on retrouve par exemple au coeur des étoiles et donc par exemple de notre soleil, et qui nous assure la douche chaleur de l'été).

le champ de Higgs ne doit pas être considéré comme une 5ème force. ce champ constitué de boson de Higgs est un champ dans lequel les particules de la matière d'un corps interagissent et procurent ainsi une masse au corps. C'est absolument révolutionnaire d'avoir découvert ce boson même si l'idée date de 50 ans, il n'avait jamais été observé. il faut donc repenser la masse et ne plus la voir comme une quantité de matière. Cela est aussi important que la découverte de l'ADN en biologie par exemple.

cc21 · July 2012

Merci pour cet exposé très clair Eric Chopin.

marco · July 2012

Merci aussi, Eric.
Le boson de Higgs explique-t-il la masse de l'électron et des quarks ou seulement celle des bosons $W$ et $Z$ ?
Car dans la presse, il est dit qu'il explique la masse des particules en général.

FrançoisD · July 2012

Merci pour vos infos et vos explications, en particulier merci Eric qui m'aura fait comprendre quelques notions de physique (dans le fond je suis sûr de ne rien avoir compris mais bon).

Merci encore,

F.D.

Eric Chopin · July 2012

@marco,
justement c'est ce que j'entend aussi, c'est peut-être aussi une des raison de cette appellation
inappropriée de "particule de Dieu", mais c'est totalement faux. Le boson de Higgs explique la masse
des W et Z et uniquement de ces 3 particules, mais ne dit absolument rien sur les masses des autres
qui restent pour l'instant des paramètres indépendants du modèle (exhaustivement donc les masses
de l'electron, du muon, du tau, et les masses des 6 quarks, leurs antiparticules ayant la même masse,
je met de coté les 3 neutrinos qui auraient peut-être une petite masse mais on n'en n'est pas sûr, donc
au total 9 masses sur lesquelles le Higgs ne prédit rien).

Eric
ps: j'ai trouvé un résumé succinct sur cette page:
http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/part-flash.html

Sinon la ref officielle des données sur les particules élémentaires c'est là :

http://pdg.lbl.gov/

marco · July 2012

Merci.

Geekologist · July 2012

Le terme particule de Dieu est un coup des éditeurs, en fait à la base le physicien Léon Lederman a écris un bouquin sur ce boson qu'il voulait titrer "The goddamn particle" i.e. "la foutue particule" justement parce qu'on ne le trouvait pas. Son éditeur apparemment a trouvé le titre trop choquant et a supprimer le "damn", le reste est de l'histoire.

Steven Neutral · July 2012

J'ai cru comprendre d'après cette discussion que des techniques de classification statistique ont été utilisées pour cette découverte ?

jobherzt · July 2012

Salut,

Eric> Intuitivement j'aurais pensé la même chose, content que tu le confirmes

Cette histoire de Higgs a des airs de rustine. D'ailleurs qu'ont observé nos collègues exactement ? La particule en elle même ou un phénomène qui la met en évidence ?

La comparaison avec le pion est intéressantes, est ce qu'on pourrait en "observer" un de la même façon qu'on pense avoir observé un Higgs ?

Eric Chopin · July 2012

@SN, l'analyse des données dans ces accélérateurs est effectivement toujours statistique.
On calcule au préalable avec le modèle standard la probabilité qu'une collision donne
tel ou tel produit de désintégration dans telle ou telle configuration d'angles, d'energie etc
puis on compare la distribution obtenue avec les données. Pour le Higgs on fait donc
ces calculs de proba de désintégration faisant intervenir un boson de Higgs pour
un certain nombre de valeurs possibles de sa masse (puisqu'on ne la connait pas évidemment),
et on compare avec les distributions statistiques des particules produites expérimentalement
suite aux collisions. Seulement si on mélange tous les types possibles de désintégrations
la comparaison avec les résultats théoriques devient quasi impossible, donc on fait ces
comparaisons en faisant un tri , par exemple on tri entre les collisions qui vont produire 2 photons,
celles qui produisent 2 électrons + 2 positrons etc sur la base de critères sur les trajectoires
des particules finales et de l'energie qu'elles déposent au fur et à mesure de leur avancée dans
le détecteur. Ce tri comporte déjà un facteur d'erreur, on peut mettre par erreur dans la catégorie
4 électrons un évenement qui serait en fait 4 muons mal identifiés (par exemple).
Ce type de tri statistique existe depuis toujours dans les gros accélérateurs. Au LHC
le volume colossal de données accumulées chaque seconde a donc nécessité la mise
au point d'algorithmes de tri encore plus performants. Déja sur les expériences du
précédent accélérateur du CERN (le LEP), une partie de ce tri des événements etait effectuée
par hardware directement par de la microélectronique située sur chaque composant
du détecteur pour éliminer déjà une partie du bruit de fond (collisions
dont le produit est difficile à exploiter qui seront poubellisée sans être enregistrées).
C'est encore le cas sur les experiences du LHC a fortiori, avec des technos plus avancées.

@jobhertz,
On ne visualisera jamais le Higgs "directement" en effet, ce sont toujours des sous produits
qu'on observe, et ce sont des statistiques sur ces sous produits qui amènent à penser ou non
que la désintégration a bien fait intervenir un boson de Higgs. On peut avoir un Higgs donnant
2 photons par exemple, mais on peut aussi avoir un Higgs donnant un W+ et un W- qui chacun
sont se desintégrer en electron + neutrino etc, il y a pas mal de combinaisons possibles,
donc l'analyse est très difficile et requiert une énorme accumulation de données expérimentales.
Dans les résultats présentés par le CERN, j'ai lu un peu vite mais en gros les excès d'évènements
observés par rapport à la courbe théorique sans Higgs sont de l'ordre de la dizaine, et je sais
par expérience que les expérimentateurs accordent un peu trop de crédit à ce fameux "95% confidence
level" servant à justifier la pertinence des résultats, ce niveau de confiance n'étant selon moi pas
très pertinent quand on a aussi peu d'évènements ressemblant à un signal de boson de Higgs...

Par contre les pions s'observent aisément. Ils sont instables mais vivent suffisamment
pour être identifiés dans les detecteurs dès qu'on a suffisamment d'énergie,
surtout les pions chargés électriquement, le pion neutre s'observant surtout quand il se
désintègre, mais il peut parcourir plusieurs metres dans
un detecteur avant de se désintegrer, ce qui permet plus ou moins de le mettre en évidence.

Eric

emergix0 · July 2012

1) Le boson de Higgs ne donne pas de masse à l’électron ?
Je pensais que comme on met l'électron dans le même lagrangien que le Higgs et les 4 particules de jauges de l'interaction électrofaible, l'invariance de jauge locale implique que la masse non renormalisée de l’électron doit être nulle aussi.
Du coup le même mécanisme s'applique aux bosons et à l’électron.

2) Il faut faire la distinction, du phénomène microscopique pur (donc non renormalisé) qui est invariant de jauge, et d'une phénoménologie de plus haut niveau où on croira voir une particule avec une masse, due à l'intervention dans le lagrangien de la partie non quadratique due à la jauge. C'est une subtilité qui je crois est nécessaire pour comprendre le mécanisme. Une sorte d’échelle statistique intermédiaire. Susceptible d’ailleurs de beaucoup d’interprétations différentes, où par exemple la théorie statistique quantique des états KMS pourrait jouer un rôle.

Olivier

Sylvain · July 2012

Ça fait peur, j'ai l'impression d'être désormais davantage au point (dans la gueule) en arithmétique qu'en physique...6 ans d'études pour rien, mon dieu.

Eric Chopin · July 2012

@emergix, pas du tout, le lagrangien du modèle standard faire intervenir explicitement
les masses des leptons et autres quarks, le Higgs ne permet pas de se passer de ces paramètres.

Ton (2) me parait être du charrabia qui ne signifie pas grand chose, ou alors c'est tellement confus
que je n'ai rien compris. Tu pourrais faire un petit effort Igor quand même!! ;-)

Eric

Eric Chopin · July 2012

Pour éviter toute ambiguïté quand même et mettre un bemol à ce que j'ai dit,
la variante la plus récente du lagrangien du modèle standard considère bien
que les électrons et autre fermions sont de masse nulle au moment du big bang,
avec l'ajout d'un terme d'interaction avec le Higgs. Au moment de la brisure de symétrie
les fermions se retrouvent alors avec un terme de masse égal à la constante de couplage fois
la "chute d’énergie" au moment de la brisure de symétrie. Si par miracle cette constante de
couplage coïncidait avec la constante de couplage électromagnétique, alors oui on pourrait voir
le Higgs comme à l'origine des masses des fermions, mais c'est du "nice to have",
il n'y a pas besoin que ce soit le cas pour que le lagrangien soit cohérent et qu'il induise
un mécanisme de brisure de symétrie donnant une masse au W et au Z.
Donc on va dire pour être plus proche de la réalité que l'introduction du Higgs est suffisante
pour expliquer de façon cohérente la masse du W et du Z, et que les masses des autres fermions
peuvent être vues comme des paramètres indépendant, mais qu'on peut un peu sophistiquer
ce lagrangien pour qu'il rende compte des masses des fermions. Pour savoir si c'est le cas il faudra
qu'on mesure les constante de couplage du style Higgs donne 1 electron + 1 positron, et
que la valeur mesurée coïncide avec la constante électromagnétique (sinon ca voudrait
dire que dans le modèle on a remplacé les paramètres de masses par de nouvelles
constantes de couplage, et ca ne changerait rien au nombre de paramètres indépendants du modèle).
Ce serait évidemment bien cool si c'était le cas, mais ce n'est pas nécessaire pour avoir une théorie cohérente..

Eric
ps: de toute façon si on fait intervenir dans le lagrangien cette interaction (non nécessaire) entre un Higgs
et par exemple des électrons, on peut dire effectivement que le mécanisme de Higgs serait à l'origine de la masse
de ces électrons, mais ca ne voudra pas dire qu'on aurait un paramètre de moins dans le modèle.
On aurait autant de constantes fondamentales que si ce terme d'interaction n'était pas présent.
Pour le voir il suffit de considérer le muon et le tau qui sont des particules identiques à l'electron
mais avec des masses différentes de celle de l'électron.
Ces différences de masses se retrouveraient absorbée dans la définition des 3 constantes de couplages
avec le Higgs. Du coup ca revient à cacher simplement les masses dans d'autres constantes
physiques.

Sylvain · July 2012

Et maintenant la question qui tue : la masse du Higgs provient-elle d'une interaction de la "goddamn particle" avec elle-même ?

AitJoseph · July 2012

Higgs existe mais son boson je ne pense pas

Eric Chopin · July 2012

@Sylvain,

non, malheureusement l'interaction du Higgs avec lui même n'est pas que pour "provoquer"
la brisure de symétrie (de l'état quantique du vide) mais n'impacte pas directement sa masse.

Eric

Charles Gérard · July 2012

Vous avez dit que le photon était le vecteur de la force électromagnétique.

Lorsque vous approchez de la limaille de fer d'un aimant, celle-ci vient se coller a lui: il y a t-il un échange ou une interaction de photon dans ce processus ?

Steven Neutral · July 2012

Et voilà, une découverte scientifique et les médias ne trouvent personne d'autre que les Bogdanoff pour en parler : http://www.mytivi.fr/actu-politique/article-0707-comprendre-le-boson-de-higgs-avec-les-freres-bogdanoff.html

jobherzt · July 2012

Dingue. Sans vouloir troller, j'entends souvent qu'ils sont "au moins de bons vulgarisateurs", moi je ne trouve pas. Et avec un brin de mauvaise foi, leur métaphore ressemble étrangement à celle ci :

Et pourtant, des bons vulgarisateurs à la téloche il y'en a, je pense bien sûr à Fred et Jamy

Leur émission sur le LHC parle brièvement du champs de Higgs (à 22 min 08) en expliquant très clairement que cela concerne le boson W.

jobherzt · July 2012

Tiens, et je ne savais pas ça: http://physics.stackexchange.com/questions/31293/practical-matter-of-the-higgs-mechanism/31297#31297

Apparemment le modèle standard sans le boson de Higges devient non renormalisable à hautes energies...

AlbanV · July 2012

Les Bogdanoff : au secours !
Ca me met hors de moi de penser que les gens qui écoutent cette radio vont penser que la science c'est l'espèce de gloubiboulga qu'on entend là !

Une grosse différence avec Fred et Jamy, c'est que Fred et Jamy font passer l'info et s'effacent. Et que cette info est correcte ! Là, le truc des Bogdanoff, comme aurait dit Pauli, c'est même pas faux.

Steven Neutral · July 2012

Tâchons quand même de ne pas polluer cette discussion avec des commentaires sur les Bogdanoff. Je ne suis pas compétent pour juger s'ils ont dit n'importe quoi sinon je me ferais un plaisir d'en parler dans une autre discussion. Ce qui est déplorable surtout c'est que les médias fassent appel à ces clowns. Le blâme qu'ils ont reçu des scientifiques n'est qu'un malheureux coup d'épée dans l'eau.

Jaymz · July 2012

pour en finir avec les bogda, leur métaphore n'est pas d'eux puisqu'elle est expliquée ici par un physicien du cern :

Eric Chopin · July 2012

@Charles, en effet on peut voir l'attraction de la limaille par un aimant comme provenant
d'un échange de photons, dont le nombre serait infini et très instables, car dans cette configuration
ils se manifestent essentiellement par leur caractère ondulatoire, sous forme d'une "distribution continue de photons"
et non pas comme des photons qu'on pourrait "compter". Dans d'autres situations ils se manifestent
comme de vraie particules (par exemple en éclairant certains atomes, ceux ci peuvent se retrouver
temporairement dans un état dit "excité" et lorsqu'ils reviennent à leur état d'origine ils émettent
un ou plusieurs photons, et dans une telle situation on peut même les compter).
La différence entre les situation est ce qu'on appelle la dualité onde-particule en mécanique quantique.

A l'opposé, l'électron a aussi un comportement ondulatoire, et on l'exploite par exemple dans
le microscope a effet tunnel, il y a aussi dualité onde-particule pour l'électron (et les autres particules).

Eric

Mister Da · July 2012

Bonjour à tous,

il y a un point qui m'échappe encore. En cherchant sur internet, je tombe sur des explications trop techniques pour moi (sur les spins et autres).

Le boson de Higgs est une particule fondamentale d'interaction (entre une particule de matière donnée et le champ de Higgs ?). Cette interaction se matérialise par le biais d'une propriété de la particule de matière : sa masse. Plus la masse est élevée plus cela signifie que la particule interagit avec le champ de Higgs ?

Maintenant, en supposant l'existence du graviton. Celui ci serait également une particule élémentaire d'interaction, qui permettrait aux particules de matière ayant une masse non nulle d'interagir avec le champ gravitationnel ?

Pour résumer, j'ai lu sur internet :
Les photons sont les bosons de jauge de l'interaction électromagnétique,
Les bosons W et Z ceux de l'interaction faible,
Les gluons ceux de l'interaction forte.

est ce que je peux ajouter
Les gravitons sont ceux de l'interaction gravitationnelle ?

Les bosons de Higgs ne peuvent pas être mis dans cette liste car ils ne sont pas associés à une des quatre forces fondamentales ?

Je vous remercie par avance de votre aide.

Cordialement,
Mister Da

Eric Chopin · July 2012

>Plus la masse est élevée plus cela signifie que la particule interagit avec le champ de Higgs ?

oui c'est ca, c'est dans les constantes de couplage avec le Higgs qu'on paramètre
les différentes masses des particules formant la matière.

>est ce que je peux ajouter
>Les gravitons sont ceux de l'interaction gravitationnelle ?
oui. Leur existence reste hypothétique aujourd'hui.

>Les bosons de Higgs ne peuvent pas être mis dans cette liste
>car ils ne sont pas associés à une des quatre forces fondamentales ?
Oui en effet, il n'est pas associé à une symétrie locale du lagrangian
et n'a donc pas le meme statut que les bosons dit "de jauge" qui
sont ceux que tu as cité.

Eric

emergix1 · July 2012

J'ai peur de comprendre que l'ambition du Higgs n'a été jusqu'ici que de rendre compte du ratio de masse du W et du Z0.
Ce qui parait être un mécanisme propre aux interactions électro-faibles, mais pas forcément un cas général. On est donc loin de la particule de "dieu" ou même une particule ayant un rôle générique dans l’acquisition d'une masse (quid des autre leptons, quid des quark et autre gluons ?)
Néanmoins le fait que l'on parle d'un couplage avec le Higgs tendrait à assimiler le Higgs avec une interaction, mais classiquement on a dissocié les particules en deux catégories : les fermions (matière) et les bosons (quantum d'interaction)
quid du Higgs ? Il agit avec des bosons : c'est de l'interaction d'interaction.

Peut-être qu'il va falloir revoir notre distinction entre matière et bosons d'interaction ?

[Peter Higgs (1929- ) mérite sa majuscule, en toutes occasions. AD]

Mister Da · July 2012

D'accord, merci beaucoup pour toutes ces précisions Eric.

Cordialement,
Mister Da

Jean-Louis · July 2012

Bonjour à tous.
Je vais encore poser une question stupide, mais bon, j'y pense le jour, la nuit, ça m'énerve.
Quest-ce qu'une particule? Réellement? As-t-elle une forme? Pleine? Creuse? Faite de quoi? (je veux dire peut-on connaître la substance qui constitue les particules? Et l'aspect ondulatoire? Dois-je conclure que cette particule pulses, un truc comme ça? Ca me rappelle le complet brouillé du héros de "Substance Mort".
Merci à ceux qui m'éclaireront.
Bonne journée. (vacances??).
Jean-Louis.

gerard0 · July 2012

Bonjour Jean-Louis.

Les particules de la physique actuelle sont des aspects de la réalité (qui peut aussi se présenter sous forme ondulatoire) qui sont des traductions de calculs dont les conclusions sont vérifiables physiquement. Les imaginer sous forme de corpuscules risque de brouiller la compréhension, mais permet de "visualiser". Cependant, les visualisations proposées par les vulgarisateurs sont très souvent dangereuses. Même la "forme d'un atome" n'est pas une notion bien définie, alors même qu'on en extrait de nombreux composants (particules, forces de liaison, ...).

Cordialement.

V_incent · July 2012

Une citation qui ne fait qu'avancer le scmilblic à moitié:
"Le corpuscule et l'onde ne sont pas des choses liées par des mécanismes. Leur association est d'ordre mathématique; on doit les comprendre comme des moments différents de la mathématisation de l'expérience."
Gaston Bachelard, Le nouvel esprit scientifique

C'est comme ça que je "considère" les choses... en le les voyant pas.
Ce que je veux dire par là c'est que je suis pas sûr qu'il existe une "image", une "représentation" aisée d'une particule prenant en compte tous les aspects de la physique (et en particulier en même temps les notions corpusculaires et ondulatoires).

L'outil de représentation (ou de modélisation) à utiliser pour une "expérience donnée" est alors choisi en fonction de cette expérience: par exemple, soit corpusculaire, soit ondulatoire, soit...

Edit: j'ai viré les accolades < < qui rendaient la citation invisible...

christophe c · July 2012

@jean louis pense au multimonde(aucune provoc je fais une image pour t aider a comprendre). pour les habitiants de IR^8 par exemple un point c est un point ainsi que pour les habitants de IR^19/ E ou E est un quelxonque espace de dimension 11.

Si on complique un peu tout ca ie qu ontaquine les habitants de IR^19 en coloriant IR^19 de telle sorte que E ne soit pas monocolore mais tout en maintenant les habitants dans une obligation materielle pour leurs corps d etre compatibles avec le quotient IR^19/E ils auront tout plein de sensations bizarres et floues mais seront incapables de reproduire ou simuler des aventures non constantes sur E avec leurs propres corps et donc du mal a s entendre sur ce qu est leur monde

En gros leurs points (les E+v, v dans IR^19) resteront "des points" (donc pas de forme, etc) mais ce seront des "points mysterieux"

En un certain sens le mot "particule" renvoie a peu pres a ce genre de choses insecables au moins dans le quotient

Jean-Louis · July 2012

Merci, merci...Ca fait un peu froid dans le dos quand même.....quand je pense que je suis fait de millions d'atomes dont je ne peux visualiser l'existence....

christophe c · July 2012

lol meme pas car il n est pas clair qu ils soient "differents". Pour qu il y en ait des milliards encore faudrait-il qu on puisse les considerer comme VRAIMENT differents : D . Imagine toi plutot que tu es une sorte de vague compliquee

FELIX1 · July 2012

Millions est horriblement sous-estimé !

samok · July 2012

Bonjour,

ce que je trouve balaise c'est que :
- des théories puissent être compréhensibles mais inexpérimentables (la théorie des cordes, la mythologie) ;
- des théories puissent être expérimentables mais incompréhensibles (la théorie quantique avec ces histoires d'interprétation, la théorie de la relativité générale avec ces histoires de temps) ;
- des théories puissent-être expérimentables et compréhensibles mais fausses (la mécanique newtonienne, la production du hasard avec du déterminisme).

Là où j'en suis, je me dis que tout ça (la modélisation mathématique via la formulation axiomatique et sa formalisation) cela amène à des tout se passe comme si mais qu'en fin de compte tout cela est un mystère. Et je trouve cela balaise que des personnes soient passionnées par chercher un langage qui heu ... parle de l'univers, du réel (keutru aussi difficile à cerner que le temps), mais bon ce langage existe-t-il ? Est-il formalisable, j'entends. Parce que bon, y a quand même un keutru non ?

Voilà c'était mon envolée lyrique du jour et j'ajoute que j'aime bien vos questions indiscrètes sieur Jean-Louis.

S

afk · July 2012

@CC Tu dis qu'une particule c'est une classe d'équivalence. En tant que tel ça ne dit pas grand chose puisque tout élément d'un ensemble s'identifie à une classe d'équivalence. Est-ce que tu peux développer?

christophe c · July 2012

@afk, je veux pas trop polluer ce fil la avec des developpements generauux et perso sur.la MQ donc en quelques.mots

il y a des axiomes A a un niveau tres en amont qui paraissaient vidents a tous qui sont tels que A + MQ |--- tout

il n y a pas eu d autres moyens, pour renoncer a A, que d'indicer les variables atomiques des enonces. Exemple: X=>X est une tautologie mais X_1=>X_2 n'en est pas une

Certes ca s est fait un peu artisanalement et inconsciemment et l ensemble "d indices" semble meme avoir ete muni de structure mais peu importe.

Bon bin ensuite dans le.contexte de.la.question directe de.JL, et de ta demande on peut dire que les classes d equivalence sont les ensembles de X_i pour une variable X donnee et en prenant tous les i.

Cest un peu bateau et vulgarisant mais c etait pour dire a JL comment un truc «insecable» vue dans la.direction «espace.temps» (comme quand onregarde une feuille de papier fin par la.tranche) peut tout a fait etre un truc tres compliqje et "etendu" vue dans les directions non paralleles a "la direction espace temps". Et pour rendre imprimant l image jai appele ces autres.dirdctions les autres histojres du multimonde

Jean-Louis · July 2012

Merci beaucoup sieur Samok!!!:)-D

marco · September 2012

Bonjour,

Je me pose des questions sur le boson de Higgs, dues à ma méconnaissance du sujet.

Le champ du boson de Higgs apparaît lors d'un changement de variables dans l'équation du lagrangien. Donc, en quoi la physique, les phénomènes sont-ils différents avant ou après changement de variables ? La différence apparaît-elle lors de la quantification du lagrangien ?

Pour fixer les idées, soit $\phi$ un champ scalaire complexe, on choisit pour simplifier que le lagrangien est $(\partial_{\mu} \overline{\phi})(\partial^{\mu} \phi) +a(\overline{\phi} \phi -b)^2$ avec $a>0$ et $b >0$.
Un état du vide est $e^{i \theta} \sqrt{b}$.
On fait le changement de variables $\phi(x)=e^{i\theta+ i\sigma(x)}(\sqrt{b}+h(x))$.
$h$ est alors le champ du boson de Higgs.

Si le champ de Higgs est une des variables dans un changement de variables, le nombre de particules devrait être le même après le changement de variables ? Or, il y a le boson en supplément.

Merci d'avance.

Eric Chopin · September 2012

C'est une tres bonne remarque: en fait au niveau du lagrangien c'est juste un reparamétrage en effet
et si tu comptes bien tu dois trouver le même nombre de degrés de liberté avant et après reparamétrage.
En réalité c'est l'état quantique du vide qui "tombe" spontanément dans un état ayant une énergie
donné par une certaine constante, c'est ca en réalité le phénomène de brisure spontanée de symétrie.
Le lagrangien reste symétrique, c'est l'état du vide qui ne l'est plus.

Eric

marco · September 2012

Comme c'est un reparamétrage, est-ce que cela veut dire que le boson de Higgs n'est pas vraiment une nouvelle particule ?
Dans ce cas, quelles sont les propriétés particulières de ce champ (autre que $h(x)=0$ dans le vide) pour qu'il ait été choisi comme paramètre ?

Eric Chopin · September 2012

Ton "h(x)=0 dans le vide" ne me parait pas exact, si tant est que ça ait un sens...
En tous cas en effet le Higgs n'est pas une "nouvelle" particule dans le sens ou il y a autant de degrés de libertés avant la brisure spontanée de symétrie qu'après, mais l'état du vide se retrouve acquérir une direction privilégiée dans l'espace de représentation du groupe de jauge.
Dans le cas du Modèle Standard, le groupe qui va engendrer une brisure spontanée de symétrie est essentiellement SU(2). Le champs de Higgs a alors 2 composantes,
dans le reparamétrage on fait perdre des degrés de liberté au Higgs par rotation puisque qu'on annule une des composantes du champs de Higgs, mais ces degrés de libertés se retrouvent dans les modes de polarisation des W et Z. En effet quand un boson est de masse nulle il ne peut être polarisé que de façon transverse, quand il devient massif il obtient alors un mode de polarisation longitudinal.
Au final on a bien autant de degrés de libertés après qu'avant.
Pour les détails il faut regarder du côté du théorème de Goldstone.

Si jamais j'ai trouvé ce pdf qui est pas mal sur le sujet : http://www.itp.phys.ethz.ch/research/mathphys/qftstrings/FS12prosem/B3Report.pdf : Higgs Mechanism
Eric

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Lozes0 · September 2012

La pensée réactive qui m'a interpellé est cette courte émission avec les frères Bogdanov :
évoquer la notion de séparation des nombres en energie et évoquer l'instant antérieur au BigBabg (découplement de l'univers), faisant apparaitre le boson de ?
Le simple fait de se poser cette question, n'était pas dans vos commentaires.
Il s'agit pourtant là de brisure de symetrie au sein de la supersymétrie
C'est pourtant l'évidence du sujet, et oui il concerne avant tout, les mathématiciens.

Amitiés.

Boson de Higgs

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