Notre cher boson – et après ?
Une particule longtemps recherchée enfin trouvée. Le mercredi 4 juillet, un grand enthousiasme venu du CERN s’est communiqué aux médias dans le monde entier. Mais il est légitime de se poser la question : pourquoi cette particule suscite-t-elle autant d'intérêt ? En d’autres termes, en quoi est-elle différente de toutes les autres ? (Et d’ailleurs, c’est quoi un boson ?).
CERN, 4 juillet 2012 : une particule longtemps recherchée enfin trouvée.
À proprement parler, nous ne pouvons même pas encore l’appeler boson « de Higgs ». Ce n’est qu'après avoir vérifié toutes ses propriétés que les physiciens seront en mesure de dire si le nouveau boson correspond à la particule prédite par des théoriciens en 1964. Cependant, les données expérimentales dont nous disposons nous disent déjà, sans ambiguïté, que cette nouvelle particule est différente de toutes les autres particules élémentaires connues.
« Toute particule est soit un boson, soit un fermion, explique John Ellis, ancien théoricien du CERN et actuellement professeur au King’s College à Londres. Toutes les particules connues tournent sur elles-mêmes comme des toupies. Les bosons, qui portent les interactions fondamentales - comme par exemple le photon, qui est le quantum de lumière porteur de la force électromagnétique - tournent deux fois plus vite que les particules appelées fermions, qui constituent les particules de matière telles qu’électrons et quarks. »
Une application pratique du spin des particules nucléaires est l'imagerie par résonance magnétique (IRM), qui est une technique utilisée pour la détection précoce d'un certain nombre de maladies. Afin de produire des images à haute résolution des organes, pour faciliter le diagnostic médical, l’IRM analyse l’alignement des spins nucléaires.
« Étant donné que la particule nouvellement découverte se désintègre en paires de bosons connus, il s’agit indubitablement d’un boson, explique Ignatios Antoniadis, chef de l'unité Théorie du CERN. Néanmoins, nous pouvons aussi observer qu’elle n’a pas le spin d’un photon. Si cette particule est bien un boson de Higgs, elle ne doit pas avoir de spin du tout. C’est ce que les physiciens appellent un boson scalaire, et ce serait là le premier boson scalaire élémentaire jamais observé. Toutefois, nous ne pouvons pas encore exclure la possibilité que la nouvelle particule ait un spin supérieur à celui d’un photon. »
Dans tous les cas, la particule nouvellement découverte serait la première d’une nouvelle catégorie de particules. Est-ce que cela va changer notre vie de tous les jours ? La question n’appelle pas de réponse immédiate, parce que l’histoire nous apprend que les applications pratiques d’une découverte – comme par exemple l’IRM – peuvent prendre des années à être développées ; elles peuvent aussi ne jamais voir le jour. Quoi qu’il en soit, et quoi que nous réserve l'avenir, les physiciens savent déjà que la nouvelle particule détient des informations importantes qui nous donneront une vision nouvelle du fonctionnement de l’Univers. La nature contient encore de nombreux mystères, et élucider celui-ci pourrait nous ouvrir de nouveaux horizons...
