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Le LHC, le plus grand accélérateur de particules du monde, l'instrument scientifique le plus complexe jamais construit, a permis la mise en évidence du mythique boson de Higgs, une particule d'un type nouveau prévue par la théorie, mais qui n'avait encore jamais pu être observée. Quelles en sont les conséquences ? La théorie doit-elle être révisée ? Cet événement spectaculaire devra, en effet, permettre de répondre à des questions cruciales que se posent les physiciens concernant les lois qui régissent la structure de la matière et les interactions fondamentales entre particules élémentaires (quarks et leptons). Ce livre, très clair, permet de comprendre les très récents bouleversements des connaissances en physique quantique subatomique.

De quoi le monde est-il constitué ? Des questions aussi simples que celle-ci ont taraudé l'esprit de l'Homme depuis les origines. Même si les raisonnements sont devenus de plus en plus complexes au fil du temps, au fond, cette question centrale reste très basique. Ce livre raconte la quête des scientifiques pour élaborer un modèle permettant d'expliquer la structure de la matière à son niveau le plus élémentaire, jusqu'à l'annonce de la découverte du fameux boson de Higgs, au LHC, le 4 juillet 2012. Qu'est-ce que le boson de Higgs et en quoi sa découverte est-elle si importante ? La réponse à cette question réside dans l'histoire du modèle standard de la physique des particules. Ce modèle, élaboré découverte après découverte, depuis le début du XXe siècle, recense toutes les particules constitutives de l'univers. Il prédisait jusqu'ici l'existence d'un champs dit de Higgs indispensable pour donner leur masse aux autres particules du modèle. Sans le boson de Higgs, l'univers ne pouvait tout simplement pas être ce qu'il est !

Depuis l'annonce de sa découverte, le 4 juillet 2012, le boson de Higgs n'a cessé de faire parler de lui dans les médias. Mais de quoi s'agit-il et quels sont les véritables enjeux de cette découverte expérimentale ? Comment est-on parvenu à produire et à observer ce boson au LHC, le grand collisionneur de particules du CERN ? Quel est l'état actuel de nos connaissances en physique des particules ? Cet ouvrage inédit, coécrit par deux spécialistes, est destiné à tous ceux qui, férus de science ou simples curieux, désirent obtenir des réponses claires à ces questions.

Le boson ? C'est l'ultime particule élémentaire prédite par la théorie de l'infiniment petit, qui manquait encore et dont la découverte, grâce au grand collisionneur de hadrons du CERN, a été annoncée au monde entier le 4 juillet 2012. Postulée en 1964 par Robert Brout, François Englert et Peter Higgs, elle explique que le photon - particule qui transmet la force électromagnétique - n'a pas de masse, à l'encontre de celles véhiculant la force faible. Une telle dissymétrie était a priori incompatible avec la symétrie fondamentale, dite «de jauge», sur laquelle est fondé le modèle standard de la physique des particules. Le chapeau mexicain ? C'est le mécanisme grâce auquel le boson rend compte, en préservant les acquis du modèle standard, de l'origine des masses des particules élémentaires. Le boson et le chapeau mexicain se placent à la croisée - retracée par les deux auteurs en dialogue avec François Englert - des chemins de l'évolution des théories de l'astrophysique contemporaine et, sur près de trente années, d'une véritable aventure scientifique, technologique et humaine menée par le CERN, dont Michel Spiro fut le président du Conseil. Mais la particule observée a-t-elle les propriétés définies par le modèle standard, ou en possède-t-elle d'autres, prédites par des théories concurrentes des composants élémentaires de la matière ? Faudra-t-il bientôt écrire encore un nouveau grand récit de l'univers ?

Ce livre conte l'histoire de la plus fascinante aventure scientifique de notre temps : la quête du boson de Higgs. La découverte de cette particule élémentaire en juillet 2012 a secoué le monde, tant pour son étrangeté que pour la démesure des moyens déployés. Qu'on en juge : un accélérateur de 27 km de circonférence sous la frontière franco-suisse. - le LHC, la plus grande machine jamais construite - une équipe de 6.000 personnes et un budget de plus de 7 milliards d'euros ! Les enjeux de cette recherche ultime sont majeurs, puisque ce boson expliquerait pourquoi la matière a une masse, et lèverait un coin du voile qui entoure la mystérieuse « matière sombre »... Cosmologiste et vulgarisateur de renom, l'auteur détaille la genèse du projet, mais aussi les rivalités, les doutes et les intuitions géniales de ses acteurs. Cette galerie de personnages hors norme fait de la lecture de ce livre un grand moment de bonheur, troublé par l'idée de la physique inédite que ce boson pourrait révéler.

Ce fut l'événement de l'année 2013 : François Englert obtenait le prix Nobel de physique pour la découverte du boson. Le premier Belge à être honoré par ce prix depuis Ilya Prigogine en 1977. Françoise Baré, journaliste à la RTBF, et Guy Duplat, ingénieur civil physicien, ex-rédacteur en chef du Soir, auteur de Une vague belge (Racine) et journaliste à La Libre Belgique, ont rencontré plusieurs fois, longuement, François Englert, avant son prix et après celui-ci. Ils étaient là lors de l'annonce de la découverte du boson de BEH, lors de l'annonce du prix Nobel et, à Stockholm, lors de la remise du prix par le roi de Suède. À eux, François Englert a accepté de raconter sa chasse au boson, sa vie, ses idées. Au fil de la conversation se dessine alors le portrait attachant d'un homme brillant et libre, habité par un rêve, celui de comprendre, de décortiquer ce monde et de chercher la beauté de ses lois. Avec, en annexe, les grands points scientifiques qui éclairent le travail de François Englert. Car, comme disait si bien Steven Weinberg, « l'effort consenti pour comprendre l'univers est l'une des rares choses qui élèvent la vie humaine au-dessus du niveau de la farce et lui confèrent un peu de la dignité de la tragédie ».

Qu'est-ce que la physique des particules élémentaires, le LHC, et le boson de Higgs ? Ce livre présente de manière simple le monde des quarks, des leptons et de leurs interactions, gouvernées par des symétries fondamentales de la nature, ainsi que le lien entre ce monde de l'infiniment petit et celui de l'infiniment grand. Cette conjonction entre la physique des particules élémentaires et l'évolution de la matière dans les premiers instants de l'Univers qui ont suivi le Big-Bang est un des plus beaux acquis de la science de ces cinquante dernières années. Après une description du cadre théorique, le modèle standard, et de son élaboration durant la deuxième moitié du XXe siècle, l'accent est mis sur ses grands succès expérimentaux, mais aussi sur ses faiblesses ou insuffisances telles que nous les percevons aujourd'hui. La passionnante histoire du grand collisionneur de hadrons du CERN, le LHC, le plus grand projet purement scientifique jamais réalisé, est présentée à la fois sous ses aspects historiques et scientifiques.

Juillet 2012 : le CERN, le Laboratoire européen de la physique des particules, annonçait en grande pompe la découverte du boson de Higgs. La nouvelle a fait le tour du monde. Mais combien de gens comprennent vraiment ce que c'est et pourquoi cette découverte fut suivie du prix Nobel de physique en 2013 pour les théoriciens François Englert et Peter Higgs qui en avaient prédit l'existence 48 ans auparavant ? Le boson de Higgs était le chaînon manquant du modèle théorique actuel qui décrit ce qui compose toute la matière qu'on voit autour de nous. Ce livre explique comment tout cela fonctionne et le rôle du boson de Higgs. Et le livre va beaucoup plus loin car cette théorie ne s'applique qu'à la matière visible, celle qu'on trouve sur Terre, dans les étoiles et les galaxies, mais qui ne compte que pour 5 % du contenu de l'Univers. Le reste, soit 95 % de l'Univers, consiste en « matière sombre » et en « énergie sombre », deux entités complètement inconnues. Quelle est donc cette mystérieuse matière sombre ? Comment sait-on qu'elle existe et a-t-on des chances de la découvrir bientôt ? Sommes-nous à l'aube d'une grande révolution dans notre conception du monde matériel qui nous entoure ? Une soixantaine de pays ont contribué à la construction du gigantesque Grand collisionneur de hadrons (ou LHC) du CERN et ses immenses détecteurs. À quoi servent-ils et pourquoi ont-ils mobilisé tant d'efforts ? La créativité, la diversité et la motivation des scientifiques sont autant d'éléments clés du succès d'un des plus gros projets scientifiques jamais entrepris. Ce livre explique non seulement comment ces recherches font avancer les connaissances scientifiques, mais aussi leur impact sur l'ensemble de l'humanité. Voici enfin un livre écrit en termes simples s'adressant à tous ceux et celles qui désirent en savoir un peu plus sur la physique des particules, mais qui n'ont pas nécessairement de bases en sciences. Une bonne dose de curiosité leur suffira pour découvrir tout un monde allant de l'infiniment petit jusqu'à l'infiniment grand.

Le modèle standard de la physique des particules est une théorie qui décrit les constituants élémentaires de la matière et les interactions qui existent entre eux. Le présent ouvrage est un exposé du développement historique de ce modèle qui suppose que toute la matière est composée de quarks et de leptons, particules ponctuelles de spin 1/2. On dénombre trois générations de quarks et autant de leptons. Les interactions faible, forte et électromagnétique sont, pour leur part, décrites par des théories de jauge dont la médiation est effectuée par des quanta de jauge de spin 1. Ces médiateurs sont les V , W + , W - , Z ainsi que huit gluons. La gravitation est par ailleurs analysée dans l'ouvrage dans sa formulation classique et relativiste. Enfin le mécanisme dit de Englert-Brout-Higgs prévoit des particules de spin zéro, correspondant à un champ scalaire qui est supposé donner une masse aux quarks, leptons et aux bosons vecteurs intermédiaires W + , W - , Z . Nous décrivons ce mécanisme et les expériences du CERN qui ont permis d'observer, selon les résultats communiqués en juillet 2012, une particule dont les caractéristiques sont compatibles avec celles du boson de Higgs. Enfin, nous indiquons les limitations du Modèle Standard et disons quelques mots des théories de Supersymétrie et de Grande Unification. Des reproductions de titres d'éditions originales et une bibliographie complètent l'ouvrage.

Cet ouvrage est destiné à faire connaître les hommes autant que les oeuvres. Il y a derrière le nom des grands physiciens une richesse humaine insoupçonnée ; on y trouve des prodiges tel Gauss, des savants hommes politiques tel Arago, des esprits universels tel Young, des autodidactes tel Faraday, des génies suprêmes tel Newton, des dynasties telle celle des Bernoulli, on découvre le plus souvent des personnalités attachantes, ce qui fait dire à Millikan : «les physiciens sont plus intéressants que la physique». Les grands domaines de la physique (mécanique, électricité, optique, thermodynamique) sont traités successivement pour une lecture plus aisée et une meilleure mise en relief de l'évolution des idées à travers l'histoire. Le XXe siècle est, quant à lui, abordé par grands thèmes (structure de la matière, relativité, mécanique quantique, nouvelles interactions et ère nucléaire, modèle standard). Un index détaillé et une bibliographie étendue permettent l'approfondissement de cet ouvrage destiné à un large public.

Pourquoi la mise en route du LHC, le plus grand accélérateur de particules du monde, le plus complexe instrument scientifique jamais construit, est-elle si importante ? Il permettra de répondre à des questions cruciales que se posent les physiciens concernant les lois qui régissent la structure de la matière et les interactions fondamentales entre particules élémentaires (quarks et leptons). On attend en particulier la mise en évidence du mythique boson de Higgs, une particule d'un type nouveau prévue par la théorie, mais qui n'a encore jamais pu être observée. Sera-t-il au rendez-vous ? Ou la théorie devra-t-elle être révisée ? Quelle que soit la réponse, le monde de la physique des particules s'apprête à connaître des développements spectaculaires.

Ce livre accompagne, par un hasard providentiel, la communication mémorable faite au CERN en juillet 2012, vous mettant ainsi au coeur des événements qui passionnent nos physiciens des particules à la recherche du boson de HIGGS traqué depuis plus de quarante ans ! Braquant un projecteur sur quelques êtres exceptionnels, cet ouvrage évoque cet inlassable jeu de cache-cache auquel s'amusent depuis près de trois millénaires les hommes et les particules atomiques. Il débute dans l'antiquité grecque, et se termine par l'interview d'un physicien des particules du CERN. À la lecture de ce livre vous vous joindrez ainsi à la cohorte de tous ceux qui se passionnent pour ce monde dans lequel nous sommes immergés, visible ou invisible, des lointaines nébuleuses jusqu'aux quarks du noyau de l'atome...

Le boson de Higgs est une particule élémentaire dont l'existence a été proposée en 1964 par Robert Brout et François Englert (et nommé " boson scalaire massif " par ceux-ci) ainsi que par Peter Higgs pour expliquer la brisure de l'interaction unifiée électrofaible en deux interactions par l'intermédiaire du mécanisme de Higgs. Il serait aussi le quantum du champ de Higgs. Le boson de Higgs aurait donné une masse non nulle à certains bosons de jauge (bosons W et boson Z) de l'interaction électrofaible leur donnant des propriétés différentes de celles du boson de l'électromagnétisme, le photon. L'expérience déterminante sera celle qui permettra de produire un champ de Higgs, ou son équivalent quantique, le boson de Higgs. Sa découverte sera une confirmation du modèle standard qui le prédit et dont la cohérence dépend de son existence.

Pourquoi les « particules élémentaires » qui forment toute la matière ont-elles une masse ? Étrange question qui semble être en contradiction avec toute notre intuition physique.Dans ce livre, nous montrons d'abord que la réponse à cette question est tout sauf évidente et ensuite que la clé peut se trouver dans la découverte récente d'une nouvelle particule à l'accélérateur géant LHC (Large Hadron Collider) situé au CERN, près de Genève.Nous proposons au lecteur une promenade guidée qui l'emmènera des confins de l'Univers pendant les premières fractions de seconde après le Big Bang, aux plus petits constituants de la matière tels que nous les apercevons dans nos laboratoires. Notre guide sera un principe profond de symétrie qui, de façon surprenante, semble déterminer la structure du monde.

Les premiers hommes, le Big-Bang et le boson de Higgs vous intriguent ? Vous fourmillez de questions sans toujours oser les poser à haute voix ? Ce livre est fait pour vous ! Laissez le créateur de la chaine Youtube «Sciences étonnantes» (près de 100.000 abonnés) vous révéler ses découvertes préférées. Vous n'avez qu'une vague idée de ce qu'est un atome ? Un gène ? Une probabilité ? Embarquez, vous en savez bien assez !

Pour trouver en physique un événement aussi important que la découverte du boson de Higgs, il faudrait remonter au moins trente ans en arrière. Dans le nouveau numéro de La Recherche, des physiciens qui y ont participé au premier plan expliquent pourquoi elle marque une grande victoire pour la physique moderne. Ils racontent comment cette particule, qui n'était au départ qu'une curiosité théorique, est progressivement devenue un élément fondamental de notre compréhension du monde. Et comment, grâce à une remarquable combinaison d?avancées technologiques et expérimentales, ils ont construit, pendant plus de 20 ans, les gigantesques installations qui leur ont permis de la détecter. Ce dossier est aussi l?occasion de revisiter un siècle d?histoire de la physique des particules, et d?apercevoir les nouveaux projets dans lesquels elle se lance. Ce numéro honore également un rendez-vous annuel : le palmarès du Prix La Recherche. Douze travaux lauréats issus du monde scientifique francophone ont été choisis pour leur excellence. Parmi eux, la découverte du parlement d?un village gaulois, l'intuition géométrique d'indiens d'Amazonie, les changements de saveur des neutrinos, un nouveau traitement contre le cancer du pancréas, ou encore la formation des satellites de Saturne. Bonne lecture !