Introduction à la Physique des Particules
Zoo des fragments
Pendant une grande partie des cinquante premiers pour cent du vingtième siècle, les physiciens pensaient qu’il n’y avait que trois particules fondamentales : le proton, le neutron et l’électron connus. Au milieu des années 1960, néanmoins, cette image avait changé. Les améliorations apportées à un accélérateur de particules et à une innovation en matière de détecteur avaient cédé la place à l’exploration d’une liste apparemment illimitée de nouveaux fragments. Simplicité, sophistication – ce sont les caractéristiques d’une excellente théorie clinique, et celles-ci n’avaient définitivement pas du soi-disant « bit zoo » de l’époque. Les chercheurs ont commencé à chercher un concept beaucoup plus basique et unifié pour discuter de ces fragments à un niveau fondamental.
Élégant, mais incomplet
Au cours des nombreuses décennies suivantes, une théorie appelée le modèle des exigences de la physique des particules est née. Actuellement, parmi l’une des théories cliniques les mieux étayées en arrière-plan, cette version explique la structure essentielle derrière le « zoo fragmenté » avec une précision incroyable.
La théorie explique deux types fondamentaux de bits : les fermions, qui constituent chacun des « trucs » qui nous entourent et les bosons, qui modèrent la façon dont les fermions interagissent les uns avec les autres. 2 exemples familiers sont l’électron (un fermion) et un photon (un boson), le fragment de lumière qui trimballe la pression électromagnétique. Les fermions sont plus séparés en quarks – qui composent les protons et les neutrons – et les leptons – qui incluent les électrons en plus des muons, taus et les neutrinos insaisissables et à peine massifs.
Le modèle standard prévoit les propriétés résidentielles des particules avec une précision incroyable.
Pendant un certain temps, il est en effet apparu comme le concept essentiel que les physiciens de l’époque du « zoo de particules » recherchaient avec tant d’ardeur. Pourtant, il restait un problème important – la théorie ne peut pas expliquer pourquoi un fragment a une masse, et encore moins prévoir les masses des fragments individuels.
L’Higgs et au-delà
Peter Higgs, François Englert et d’autres ont théorisé une extension de la conception standard pour résoudre ce problème. Ils ont prédit l’existence d’une zone importante qui existe n’importe où, tout le temps et fournit une masse aux particules fondamentales. De plus, ils ont prédit que l’excitation de cette zone pourrait être observée sous la forme d’une particule – le célèbre boson d’Higgs. En juillet 2012, près de cinquante ans après la première hypothèse du boson d’Higgs, le CERN a confirmé que les expériences CMS et Atlas avaient observé la particule mystérieuse.
Cette première observation de l’Higgs provoqua pratiquement autant de demandes que de réponses. Les physiciens ont assez peu découvert les propriétés résidentielles du boson à partir d’informations spéculatives. Plus encore, des données doivent être nécessaires pour vérifier dans quelle mesure le fragment observé correspond à celui prévu. Et, malgré ses succès, la version Criterion a quelques lacunes. Il ne peut pas constituer la majeure partie de la masse dans l’espace lointain, qui est liée à la supposée matière noire. Cela ne peut pas non plus expliquer pourquoi l’espace lointain est contrôlé par la matière et n’est pas composé à parts égales de matière et d’antimatière. Et ne pensez même pas à inclure la gravité dans l’image ! Il y a plusieurs préoccupations à vérifier concernant l’espace lointain et les particules subatomiques.
Lire l’article original sur Stanford.
