La Libre Pensée sur France Culture - avril 2013

Le Boson de Higgs
lundi 22 avril 2013
par  libre pensee2
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Bonjour, au micro Roger Lepeix, de la Fédération Nationale de la Libre Pensée. Nous allons vous entretenir aujourd’hui du boson de Higgs, c’est-à-dire des résultats d’une expérience très importante qui a été menée au CERN de Genève et qui a abouti à la confirmation d’une hypothèse concernant l’existence de ce boson. Cette confirmation est une avancée dans notre connaissance des lois de la nature. Nous allons donc essayer de replacer cette avancée dans son cadre scientifique, mais aussi socio-économique.

Avec nous pour en parler Juan Rodriguez-Carvajal, scientifique et chercheur au CEA, le Commissariat à l’Energie Atomique, détaché actuellement à l’Institut Laue-Langevin de Grenoble où se trouve le réacteur de recherche à plus haut flux de neutrons du monde. Juan Rodriguez-Carvajal bonjour…

Pouvons-nous en quelques minutes rappeler quelles sont les différents types de forces existant dans la nature, et comment les scientifiques peuvent les combiner dans des théories physiques ?

Les connaissances actuelles sur les forces existant dans la nature font état de quatre interactions fondamentales :
1) L’interaction « forte » : Elle est de courte portée et elle est responsable de la stabilité des noyaux atomiques. C’est la force qui maintient les quarks confinés.
2) Les forces électro-faibles qui regroupent :
- Les forces électromagnétiques : interactions de longue portée, donc au niveau macroscopique, entre particules chargées (électrons, protons, etc.) et champs électriques et magnétiques. Elles sont responsables de la grande majorité des interactions dans la matière ordinaire et aussi dans la matière condensée. Elles dominent la Chimie et la Biologie au niveau moléculaire.
- L’interaction « faible » : interaction entre les fermions (particules de spin demi-entier) de très courte portée et plusieurs ordres de grandeurs plus faible que l’interaction électromagnétique. Elle est la seule force capable de changer « la saveur » des quarks, elle est impliquée dans la désintégration radioactive (en particulier la dénommée désintégration beta) et elle est la deuxième force (avec la gravitation) à laquelle sont sensibles les neutrinos. La transformation spontanée du neutron libre en proton + électron + anti-neutrino se fait par transformation d’un quark down en un quark up plus émission d’un boson W virtuel qui se transforme en électron plus un anti-neutrino électronique. C’est une force un peu obscure et que l’on explique avec des théories relativement complexes.

3) Force gravitationnelle : force entre particules de tous types. La force gravitationnelle est bien connue et expérimentée à l’échelle macroscopique et astronomique. Elle est de très longue portée, et diminue avec l’inverse du carré de la distance entre deux masses. La relativité générale la conçoit comme une propriété géométrique de l’espace-temps.

L’action de ces forces ne se conçoit pas, actuellement, à travers des champs classiques tels que les champs électriques ou magnétiques, mais se conçoit par ce que l’on appelle « l’échange de bosons ». Ces bosons sont des « médiateurs de forces ».
Dans le cas des interactions fortes, les bosons s’appellent des gluons.
Dans l’interaction faible, il y a trois vecteurs de cette force : les bosons W+, W- et Z.

Dans l’interaction électromagnétique il s’agit des photons.
Par contre, l’interaction gravitationnelle est supposée fonctionner de la même façon et l’on postule l’existence d’une particule qui s’appelle graviton et qui n’a jamais été mise en évidence.

Pour renouer avec notre sujet, le Mécanisme de Higgs (le Boson de Higgs), on peut dire que le Boson de Higgs est un constituant fondamental de ce que l’on appelle le modèle standard, c’est-à-dire une théorie physique qui explique le comportement des particules élémentaires. Le Boson de Higgs est la pièce fondamentale, car c’est ce boson qui « connecte » les autres particules existant dans la nature et qui est responsable de la masse des particules.

Le Mécanisme de Higgs est un concept qui est inspiré de la matière condensée et de ses « quasi-particules ». Les électrons, bien connus, lorsqu’ils se déplacent dans un solide, interagissent avec le potentiel créé par les atomes, c’est-à-dire les noyaux et les autres électrons. L’électron qui bouge dans ce système est freiné et en pratique se comporte comme si sa masse augmentait. Les électrons libres ont une masse mais les électrons dans un milieu ont une masse différente.
Le Mécanisme de Higgs est similaire à cela. Il est postulé qu’il existe un champ de Higgs avec lequel toutes les particules interagissent. Celles qui n’interagissent pas avec le champ de Higgs n’ont pas de masse, comme par exemple le photon.
Le boson de Higgs est quelque chose de très important dans le modèle standard.

Cette hypothèse de l’existence du boson de Higgs est en fait déjà ancienne. Comment se fait-il que les physiciens aient mis autant de temps pour valider cette hypothèse ?

Il était prévu que le boson de Higgs aurait une masse assez importante. Elle est mesurée en GeV (Giga-électronvolts) et c’était peut-être quelques centaines de GeV. Les machines dont on disposait n’arrivaient pas à cette énergie et donc il était impossible de mettre en évidence le boson de Higgs.

Le dessin du LHC (Large Hadron Collider) a été fait justement en pensant à la recherche du boson de Higgs. Dès que cette machine a été mise en marche tout le monde s’est lancé à la recherche de ce Boson. L’année dernière le CERN a annoncé des événements qui pouvaient correspondre à la présence du boson de Higgs.

Abordons maintenant le contexte socio-économique. Il paraît surprenant que les physiciens aient réussi à mener à bien une telle expérience, avec de gros moyens donc avec un gros budget, en ces temps de restrictions tous azimuts. Y a-t-il un secret ? Les physiciens ont-ils convaincu les financiers ? Et cette recherche fondamentale pourra-t-elle continuer à exister et à se développer ?

Le CERN (qui était à l’origine le Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) a été créé en 1954 dans un contexte complètement différent et est composé de différents Etats européens mais avec une collaboration importante avec tous les Etats de la planète qui ont les moyens de faire de la recherche.
A l’époque le contexte était celui de la guerre froide et les connaissances sur le nucléaire étaient importantes. Les Etats ont fourni des moyens ; la contribution financière de chaque Etat était en relation avec son Produit Intérieur Brut (PIB). Il s’agissait d’une recherche publique de collaboration qui permettait d’aller vers l’avant, d’où les 5 prix Nobel et énormément d’avancées dues au CERN, pas uniquement dans la recherche fondamentale mais aussi du point de vue pratique (Web, Imagerie médicale...). Cela a été possible grâce aux financements publics.

La situation actuelle, avec ses multiples restrictions, va certainement impacter la recherche fondamentale sur les particules mais aussi la recherche pour la connaissance sans applications immédiates. Déjà certains pays comme l’Espagne ont des problèmes et ne paient pas leur contribution au CERN.

La physique des particules a été protégée et a bénéficié de beaucoup d’argent par rapport à d’autres domaines de la recherche fondamentale. Il faut espérer que cela continue mais les restrictions vont forcément impacter la recherche fondamentale.

Serge Haroche, prix Nobel de physique 2012 semble aussi aller dans ce sens. Dans un article il se déclare assez pessimiste puisque le fonctionnement de la recherche par appel à projet, qui doit justifier l’utilité relativement immédiate ou à court terme, va empêcher la mise au point de recherches fondamentales à long terme et donc également à terme assécher les possibilités de recherche appliquée, puisque celle-ci vient de la recherche fondamentale. Est-ce qu’il n’y a pas là un cri d’appel d’un prix Nobel pour empêcher cette dérive ?

Tout à fait. Je suis assez d’accord avec les opinions de Serge Haroche. On subit cela depuis un certain temps. En France, nous avions une façon d’organiser la recherche qui était basée sur des grandes institutions comme le CNRS, le CEA et d’autres, qui avaient des moyens propres pour pouvoir mener une recherche. Maintenant le financement de la recherche ne se fait que sous projet : les scientifiques doivent soumettre un projet pour avoir des moyens pour le mener à terme. Ces projets-là doivent prouver que cela va servir à quelque chose, que les résultats qui vont être obtenus vont être rentables etc. Il y a une vision de la recherche de plus en plus axée sur la rentabilité.

Il doit y avoir une recherche appliquée mais elle ne doit pas se faire au détriment de la recherche fondamentale dont les motivations ne sont pas directement une application immédiate mais la connaissance. La réalité actuelle c’est que les scientifiques, s’ils veulent avoir des moyens, doivent passer énormément de temps à préparer des projets dans lesquels on exige des dates pour fournir des résultats. Cela va vraiment à l’encontre de ce qu’est la recherche de la connaissance car on ne peut pas prévoir à quel moment les choses vont se passer. Si l’on peut le prévoir c’est que cela pourra être intéressant, mais n’apportera pas de nouvelles connaissances importantes.

Si je peux conclure, la possibilité d’avoir des extensions des accélérateurs de particules, qui sont de plus en plus nécessaires pour la recherche fondamentale dans ce domaine, risque d’être obérée par les amputations de budgets.

Heureusement que cette crise est arrivée à un moment où le LHC était déjà construit. Il y a d’autres choses qui sont en marche, comme les télescopes etc. Si la politique de l’Union Européenne est de continuer à couper dans les budgets il y aura des conséquences néfastes pour la recherche.

Nous arrivons au terme de cette émission. Merci Juan Rodriguez-Carvajal pour toutes ces précisions. Vous pourrez retrouver l’enregistrement de l’émission sur le site de la Libre Pensée, fnlp.fr et aussi dans notre mensuel « La Raison », à demander à notre siège national 10-12 rue des Fossés Saint-Jacques à Paris dans le 5ème arrondissement.
Le mois prochain, la Libre Pensée vous parlera de la question des aumôneries dans les hôpitaux et dans les prisons. Merci de nous écouter et bonne journée à tous.



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