Actualité
Higgs: la non-découverte qu’ils ne pouvaient pas garder pour eux
(Agence Science-Presse) Depuis 10 jours, ils ne cessaient de répéter qu’ils ne s’apprêtaient pas à annoncer la découverte du boson de Higgs, mais que ce serait «quelque chose d’intéressant». C’est maintenant fait. Jamais une non-découverte n’aura fait autant parler d’elle.
M. Higgs, je présume?
On parle toujours du boson, mais Higgs désigne plus largement un champ invisible, imprégnant l’univers et qui, tout de suite après le Big Bang, aurait divisé une force appelée électrofaible pour en faire deux des quatre forces qui nous gouvernent aujourd’hui: la force électromagnétique et la force nucléaire faible.
C’est cette «soupe» qui, en interagissant avec les particules qui la traversent, leur donne leur masse. Et le boson serait la manifestation que nous pouvons percevoir de cette «soupe».
Ce qui précède est, très grossièrement résumée, la théorie. Elle est théorie puisque personne n’a encore prouvé l’existence du boson de Higgs (du nom de Peter Higgs), mais avec le reste de ce qu’on appelle le Modèle Standard, elle tient le coup depuis plus de 40 ans: tout ce qu’on a appris de l’univers de l’infiniment petit l’a renforcée.
Traquer le boson de Higgs, c’est donc traquer ce qui s’est passé immédiatement après le Big Bang afin d’expliquer si ce modèle cosmique tient le coup.
Comme l’explique à la BBC la physicienne Tara Shears : nous disons toujours du Higgs que «nous en avons besoin pour expliquer la masse. Mais en réalité, nous en avons besoin pour expliquer l’Univers».
C’est pour reproduire les conditions qui régnaient une fraction de seconde après le Big Bang que les physiciens cherchent à produire une énergie phénoménale, au moyen de collisions entre protons lancés à des vitesses proches de la lumière. Dans ce tunnel de 27 km de circonférence situé sous la frontière franco-suisse, chaque collision (voir cette animation) produit, pendant une fraction de seconde, au bénéfice des détecteurs géants (Atlas et CMS), des montagnes d’informations au milieu desquelles se trouve peut-être la signature espérée.
D’autres accélérateurs de particules ont mené de semblables expériences ces dernières décennies: le LHC est le premier capable de s’élever jusqu’aux niveaux d’énergie où se cacherait le Higgs.
Avant l’an 2000, les prédécesseurs du LHC avaient permis d’éliminer les masses inférieures à 115 gigaélectronvolts (GeV) (un proton = 1 GeV). En août dernier, le CERN annonçait qu’il pouvait à présent affirmer, avec une probabilité de 95%, que Higgs ne se cachait pas dans la fourchette de 145 à 466 GeV. Ne restait que la fourchette comprise entre 115 et 145. Si les résultats annoncés aujourd’hui par Atlas sont exacts, la cible serait à 125 ou 126.
Mais est-ce que ça s’arrêtera là? Probablement pas. En théorie, un Higgs à 125 GeV pourrait impliquer la présence d’une tierce partie pour le stabiliser, selon le porte-parole du groupe CMS. «Ceci pourrait être le premier anneau d’une chaîne de découvertes.»
++++++++++
De bonnes vulgarisations (publiées avant l’annonce du 13 décembre):
- de la BBC, du New York Times avec la physicienne Lisa Randall, et du physicien Lawrence Krauss.
Aussi:
La page «Spécial LHC» de Nature.
En fait, s’il s’était agi de n’importe quoi d’autre que du boson de Higgs, cette non-découverte aurait été un non-événement. Déjà que d’expliquer aux non-physiciens ce qu’est un boson de Higgs relève de la haute voltige, expliquer sa non-découverte requiert beaucoup de non-clarté.
En gros, comme les rumeurs l’avaient déjà révélé depuis deux semaines, deux équipes distinctes —Atlas et CMS— de ce méga-accélérateur de particules qu’est le LHC ont détecté, dans leurs masses de données, un «signal» qui correspond à la signature espérée du boson de Higgs.
Mais c’est encore insuffisant: «il y a un excès d’événements compatibles avec l’hypothèse que ça puisse être un Higgs», mais les données recueillies ne suffisent pas à conclure, a expliqué Guido Tonelli, porte-parole de l’équipe CMS, dans le cadre d’un séminaire tenu à Genève dans l’après-midi du 13 décembre et diffusé —péniblement— en direct sur le web.
Dans le jargon des physiciens, «3 sigma» signifie une observation; 5 sigma, le niveau d’assurance nécessaire pour proclamer une découverte. Les expériences Atlas et CMS se situent entre 2 et 2 et demi sigma.
Il faudra donc vraisemblablement attendre jusqu’à l’été ou l’automne 2012 pour avoir les observations supplémentaires (quatre fois plus de données!) permettant de monter jusqu’à cinq sigma.
Alors pourquoi en parler maintenant?
Comme des milliers de blogues et de médias vont l’écrire cette semaine, «le boson de Higgs est la pièce manquante du Modèle standard qui donne à toutes les autres particules leur masse» (dans une vague tentative d’expliquer cette dernière phrase, voir l’encadré).
Mais l’important cette semaine n’est pas tant de faire semblant d’avoir compris comment roule le cosmos. C’est plutôt de comprendre pourquoi cette non-nouvelle a été annoncée maintenant. Comme toute bonne découverte scientifique qui se respecte, n’auraient-ils pas dû attendre d’être certain?
La réponse est que le boson de Higgs est devenu à ce point mythique parmi les physiciens et au-delà (la «particule Dieu», pour les non-intimes), que le secret aurait été éventé bien avant le milieu de 2012. Deux fois cette année, en avril et en juillet, des rumeurs ont circulé, avant de rapidement s’éteindre. Mais lorsque, le 18 novembre à Paris, de nouvelles informations ont commencé à faire croire qu’un signal sérieux avait cette fois été détecté, le CERN a apparemment pris la décision de gérer l’information, plutôt que de la laisser déraper.
C’est ce qui a conduit au «séminaire» du 13 décembre, dans le but d’annoncer, non une découverte mais «quelque chose d’intéressant . Dans les mots exacts du directeur général du CERN, Rolf Heuer, le 3 décembre:
Ces résultats seront basés sur l’analyse d’un nombre beaucoup plus élevé de données... suffisamment pour faire des progrès significatifs dans la recherche du boson de Higgs, mais pas assez pour en arriver à quelque conclusion définitive sur l’existence ou la non-existence du Higgs.
Un sentiment d'urgence
Il faut rappeler que le Large Hadron Collider (LHC) est un joujou de 10 milliards$, qu’il représente la face la plus visible de la physique théorique, et que le boson de Higgs représente la face la plus visible du LHC. Découvrir que le boson de Higgs n’existe pas, comme on commençait prudemment à l’envisager, serait l’équivalent d’un coup de pied dans la fourmilière : intellectuellement stimulant pour les théoriciens, mais dévastateur pour d’éventuels investisseurs. Le CERN avait même publié en septembre un rapport de son comité de politique scientifique, sur les implications d’un éventuel échec à trouver le boson de Higgs.
Conclusion: Higgs est probablement là, et l’étau se resserre sur sa cachette. Mais la résolution du mystère est remise à une date ultérieure.
Vous devez vous identifier ou créer un compte pour écrire des commentaires
