Champ de Higgs électrofaible

Le champ de Higgs (du nom de l'un de ses découvreurs, Peter Higgs) sert à désigner un champ scalaire hypothétique, indispensable dans le modèle standard pour expliquer la brisure de symétrie qui se manifeste par la portée illimitée de la force électromagnétique et la portée particulièrement limitée de la force faible.

On explique cette différence par le fait que le photon, médiateur de l'interaction électromagnétique, n'interagit pas avec le champ de Higgs, ce qui n'est pas le cas des bosons intermédiaires W+, W- et Z, médiateurs de l'interaction faible. Or, le photon n'a pas de masse, et les trois autres bosons sont lourds (environ 90 GeV). On pense par conséquent que l'interaction avec le champ de Higgs serait responsable de la naissance de la masse inertielle, scalaire qui mesure la résistance des particules à l'accélération, et affecterait en réalité l'ensemble des particules élémentaires (même le neutrino, dont l'oscillation de saveur récemment détectée plaide effectivement pour une masse non-nulle).

Le champ de Higgs étant un champ scalaire (donc décrit par une simple fonction f (x) de la coordonnée x, son boson vecteur, le boson de Higgs, possède un spin nul.

Origine du champ de Higgs

Comme l'ensemble des champs quantiques, le champ de Higgs trouverait son origine dans le Big bang. Cependant, au contraire de ses homologues, ce champ n'aurait pas un potentiel minimal à valeur nulle, mais pour une valeur différente de zéro (par exemple, ce potentiel pourrait s'écrire : ). L'évolution du champ vers son potentiel moindre, à l'occasion de l'expansion de l'univers, impliquerait par conséquent que ce dernier tende vers cette valeur constante (et positive). Voilà pourquoi les physiciens parlent d'une valeur moyenne dans le vide non nulle du champ de Higgs, ou, pour simplifier, d'océan de Higgs.

Pour que ce champ prenne une valeur nulle dans une certaine partie de l'univers (et par conséquent que la masse inertielle y disparaisse), il faudrait y apporter l'énergie susceptible de lui faire remonter de son puits de potentiel, comme c'était le cas lors du Big bang.

Le champ de Higgs crée la masse inertielle

Depuis longtemps, des physiciens s'interrogent sur l'origine de l'inertie de la matière, qui mesure la force qu'il faut appliquer à un objet pour lui imprimer une accélération donnée. Le champ de Higgs, intervenant par le biais du mécanisme de Higgs, apporterait un élément de réponse important en ce sens, si cette explication était confirmée par des expériences prévues courant 2009 au LHC : en mouvement accéléré, c'est le champ de Higgs qui freine les quarks qui composent les objets que nous soulevons, tirons et lançons : La masse inertielle d'une particule résulte par conséquent de son degré d'interaction avec le champ de Higgs.

Ainsi, une particule sans interaction avec le champ de Higgs, comme le photon aurait automatiquement une masse nulle. Inversement, plus cette interaction serait importante, plus la particule serait lourde.

Notes

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