Boson de Higgs en langage clair avec vidéo. Quelle est la masse d’un boson ?

Il y a près d’un demi-siècle, le physicien écossais Peter Higgs a émis une hypothèse sur l’existence d’une unité élémentaire subatomique, la dernière d’une série de particules élémentaires, nommée d’après le scientifique boson de Higgs.

Comment et pourquoi ils ont cherché le boson

Pendant longtemps, la particule n’a pas lâché l’esprit des chercheurs. Considéré comme le dernier maillon de la théorie moderne des particules élémentaires, il était censé aider à expliquer la présence de la gravité et de la masse d’autres modèles élémentaires. Cependant, la masse du boson de Higgs est restée un mystère, défiant les calculs exacts, mais approximativement égale à 26 gigaélectronvolts ou 133 protons.

La découverte de la particule était nécessaire pour étayer la théorie de l’existence d’un certain champ de Higgs, qui, selon les hypothèses des physiciens, remplit tout l’espace de l’Univers, c’est dans ce champ et en raison de l’interaction avec lui que tout les particules fondamentales acquièrent une masse ou restent en apesanteur.

Le boson mystérieux a été découvert par des scientifiques du Centre européen de recherche nucléaire le 4 juin 2012 à l’intérieur du collisionneur de hadrons après des décennies d’expériences et de recherches intenses. L’installation, d’une valeur de plus de 6 milliards de dollars, était située dans un tunnel souterrain de 27 kilomètres et se compose de nombreux anneaux et boosters.

Le boson de Higgs en termes simples: clair comme deux fois deux

Pendant 50 ans, la particule "éphémère" s’est vu accorder une grande importance. Son importance a été jugée si importante que, selon Higgs, sans prouver l’existence du boson, il était impossible d’interpréter correctement et avec précision la théorie de l’interaction des autres particules élémentaires entre elles. Qu’est-ce que le boson de Higgs en termes simples? Le créateur de la théorie était enclin à la définir comme une "particule divine", et l’Américain et lauréat du prix Nobel Leon Lederman était d’accord avec lui.

Il existe plusieurs collisionneurs de hadrons, mais c’est le plus gros qui a participé aux expériences du Higgs. Cette configuration est vraiment unique.

• le tunnel passe sous la France et la Suisse ;
• la profondeur du souterrain du collisionneur varie de 50 à 175 mètres;
• plus de 10 000 scientifiques talentueux d’une centaine de pays, dont la Russie, ont participé à la conception;
• la longueur de la partie la plus importante de l’invention – l’anneau principal d’accélération est de 26258 mètres ;
• la conception comprend 4 détecteurs pour la charge principale et 3 pour l’auxiliaire ;
• la construction a commencé en 2001, mais les premiers projets ont déjà été développés en 1984, et il a fallu environ 15 ans pour les calculs finaux et la préparation de la documentation ;
• l’un des principaux instruments – un calorimètre électromagnétique – est un mur de 6 mètres sur 7, constitué de 3300 blocs ;
• L’appareil tire son nom de sa capacité à accélérer les hadrons – des particules de quarks lourds.

L’objectif principal de la construction de l’installation était de confirmer l’hypothèse et de rechercher le boson, mais il est également nécessaire d’étudier les interactions fondamentales entre les particules.

Le boson de Higgs: des mots simples sur le complexe

Sinon, pourquoi la recherche a-t-elle été conçue pour trouver le boson de Higgs? En termes simples, la théorie de l’existence des particules élémentaires et de leur interaction permettrait aux scientifiques d’expliquer la théorie dite du Big Bang, à savoir, non seulement de comprendre le mécanisme de l’émergence de l’Univers à partir d’une molécule, mais aussi d’avancer à résoudre le problème de l’existence de l’antimatière, qui tient dans une question: «s’il y a de la matière, alors pourquoi n’y a-t-il pas d’opposé ?

De nombreuses expériences, finalement couronnées de succès, ont révélé que bien que le boson existe, il est extrêmement instable et se désintègre en plusieurs particules plus stables en une fraction de seconde. Mais la probabilité que le boson de Higgs ne soit qu’un fantasme n’est que d’une sur 3,45 millions.

Comment ils ont recherché le boson de Higgs, vidéo :