LHC, l'aventure continue...

[AlSvartr 2 981]

Il ne l'a pas dit :-)

Comme le "truc" semble ne pas avoir de signature en tautau, cela pourrait vouloir dire que le couplage de Yukawa Htautau est plut petit que celui prévu dans le cadre strict du SM. Dans un tel cas, bcp de scénario sont possible(s): Higgs fermiophobique, rapport des énergie dans le vide des deux doublet s'approchant de zéro (ou large, c'est selon),...mais le point commun est qu'il faut un secteur scalaire plus riche. Et à mon sens, ceci est vraiment le truc le plus important que l'on aie jusqu'à mtnt, même si il faudra encore pas mal de données pour voir si ça se confirme ou non.

Simon

[AlSvartr 2 981]

Oui, une famille.

Simple exemple, tu rajoutes un doublet de Higgs sous SU(2), ça veut dire

8 champs scalaires
-3 champs qui vont aux bosons de jauge (3ème degré de libérté pour leur donner une masse
=5 champs scalaires restants==> 5 Higgs

Un scénario classique:

2 chargés (c'est obligatoire)
2 neutres pair sous transformation CP (scalaires)
1 neutre impair sous CP (pseudo-scalaire).

Avec 3 doublets ça monte à 9 Higgs, 4 doublets à 13 Higgs...etc...

Simon

[Ce message a été modifié par AlSvartr (Édité le 04-07-2012).]

[vaufrègesI3 15 173]

Je comprend pas tout , mais s'il s'agit bien de quelque chose de très différent du Higgs du modèle standart, c'est une très très bonne nouvelle : On devrait pouvoir enfin explorer de nouveaux domaines, cette fameuse "nouvelle physique"...

Y'a encore du boulot pour Simon ..

[George Black 5 867]

Simon, a t-on idée du spectre de masse potentiel d'un tel truc ?

Auquel cas, est-ce compatible avec les modèles dans lesquels on aurait une famille de Higgs correspondant à des états d'excitation d'un champ scalaire branaire ?
Auquel cas, est-ce compatible avec les scénarios à extradimensions exclus des premières tests au LHC ?

[Superfulgur 16 111]

A y est, y vont nous dire que la théorie des cordes est presque prouvée...
Pour 5 miiards de plus, on aura droit à un nouveau bouleversement de la physique...

[AlSvartr 2 981]

@Vaufrège: le concept de nouvelle physique est à prendre avec des pincettes. Que l'on aie un ou plusieurs bosons de Higgs, le mécanisme reste essentiellement le même. Pour ma part, je définirais plutôt nouvelle physique par des description avec extra-dimensions, etc...i.e. des choses plus exotiques. Mais c'est surtout une question de nomenclature, rien de bien strict derrière.

@Tournesol: non, on ne peut pour le moment pas déduire grand chose en terme de spectre de masse. La seule chose qui semble "anormale" par rapport à un Higgs SM est cette hypothèse d'un couplage trop faible aux fermions, quoique cela semble contradictoire avec les résultats en deux photons qui est en partie basé sur couplage à une boucle impliquant des fermions.

Pour ta seconde et troisième question, je peux tout à fait imaginer d'avoir un secteur de Higgs à 0(100 GeV) et des trucs plus bizaroides à plus haute énergie. C'est ça qui est chouette pour le moment, c'est qu'on est justement en train de mettre les pieds dans quelque chose de complètement inconnus, et ce petit excès de données pourrait être le sommet émergé d'un iceberg gigantesque démontrant notre parfaite ignorance tellement les modèles imaginés jusqu'à mtnt pourraient être à côté de la plaque :-)

@SuperEconomiste: Non, nous on vise la confirmation de la théorie des frères Bodga, na! Comme ça après on écrit un livre et on fait des pubs pour club internet.

[Ce message a été modifié par AlSvartr (Édité le 04-07-2012).]

[apricot 1 431]

Ils ont parlé de cables mal connectés lors de la conférence ?

[Ce message a été modifié par apricot (Édité le 04-07-2012).]

[George Black 5 867]

Attention Supersceptique ! Brane et extradimension ne riment pas forcément avec cordes et supercordes !
Dans la plupart des approches impliquant branes et extradimensions, on fonctionne dans un formalisme indépendant des cordes.

Mieux : Toute brane "à la sauce corde" peut être décrite à basse énergie par une approche en théorie du champ dite de mur de domaine. Mais la réciproque n'est pas vraie. Un modèle de brane par mur de domaine n'a pas forcément de correspondance en théorie des cordes.

Simon, je trouve déjà génial que l'esprit humain puisse prédire l'existence de choses comme le boson de Higgs... même si au final, celui-ci n'est pas tout à fait conforme à ce que l'on attendait !
C'est comme Christophe Colomb intuitant l'existence de la route des Indes !

Mais sinon, c'est juste que je me demandais si le LHC en avait assez dans le ventre pour espérer découvrir des bosons de Higgs plus massifs !
En gros, quels sont les états les plus massifs que l'on peut espérer atteindre avec le LHC ?

@apricot : T'es pénible

[vaufrègesI3 15 173]

Simon > Concernant la "nouvelle physique", je faisais un peu référence à ces explications du théoricien Ignatios Antoniadis :
http://cdsweb.cern.ch/journal/CERNBulletin/2012/28/News%20Articles/1459460?ln=fr

EXTRAIT :

"Restons sur le Modèle standard. Que nous apprend la nouvelle particule ?"

Ignatios Antoniadis : "S'il est confirmé que la nouvelle particule est un boson de Higgs du Modèle standard, nous devons admettre qu'elle est relativement légère, plus légère que ce que prévoyait une grande partie des physiciens des particules il y a encore quelques mois.

Le champ de Higgs associé au boson serait toujours présent dans l’Univers, mais il faudra peut-être modifier notre conception. Compte tenu de la faible masse du boson, le potentiel qui décrit le champ pourrait par exemple présenter deux minima au lieu d’un seul. À ce jour, l’Univers est positionné sur l’un des deux minima, mais la mécanique quantique pourrait permettre une transition vers le second minimum. Cela, à mon sens, pourrait signaler l'existence d’une nouvelle physique qui compenserait cette instabilité."

Ou alors c'est peut-être aut'chose que le Higgs comme l'envisage Rolph Heuer : "Maintenant que la découverte est acquise, il nous reste à examiner rigoureusement toutes les propriétés de cette nouvelle particule pour établir s’il s’agit du boson de Higgs qui complète le Modèle standard ou de quelque chose de plus exotique" :

http://cdsweb.cern.ch/journal/CERNBulletin/2012/28/News%20Articles/1459461?ln=fr

[jackbauer 2 13 778]

« …Mais sinon, c'est juste que je me demandais si le LHC en avait assez dans le ventre pour espérer découvrir des bosons de Higgs plus massifs !
En gros, quels sont les états les plus massifs que l'on peut espérer atteindre avec le LHC ?… »
(Tournesol)

Dans le lien indiqué plus haut par SuperF, Michel Spiro laisse entrevoir la suite de l’aventure :

« …Quelles perspectives cette découverte ouvre t-elle pour la physique des particules ?
Michel Spiro: La première est de consolider la stratégie européenne avec l’exploitation du LHC. En 2013, nous allons renforcer la machine - il nous faut refaire 10.000 soudures sur les aimants - afin de monter progressivement sa puissance des 4 Tev (mille milliards d’électronvolts) par proton aux 7 Tev prévus au départ. Nous espérons arriver aux 7 Tev avant 2015 et tourner ainsi jusqu’en 2020. Puis, nous aurons encore probablement dix ans d’exploitation avec une intensité de collisions accrue du LHC pour étudier le boson de Higgs, et les particules supersymétriques qui pourraient apparaître. Le LHC a encore des marges de progrès. Nous envisageons de «pincer» ses faisceaux par des aimants supraconducteurs en Niobium/étain pour multiplier par dix le nombre de collisions par seconde. Cela mettra à dure épreuve les détecteurs, soumis à des radiations puissantes. Ce programme nous mène jusqu’en 2030.

Et ensuite, quel est l’avenir du Cern ?
Michel Spiro: (…) Pour la suite, nous avons plusieurs idées. Construire une «usine à bosons de Higgs», les produisant en grand nombre et de manière plus propre, avec un collisionneur linéaire électrons contre électrons. Mais nous pourrions aussi multiplier par trois l’énergie du LHC en changeant tous les aimants supraconducteurs en niobium/titane par des niobium/étain.

Bref la course aux crédits va repartir de plus belle !!

[kds 42]

Oh mais quel bande de pisse-froid !!
Mais c'est une formidable nouvelle: un nouveau boson découvert !
Que Eugert-Brout-Higgs ou autre chose, bravo pour les ingénieurs et techniciens !
(Pour les théoriciens on verra plus tard)

[ChiCyg 0]

Pire que vaufrègesI3, je comprends rien aux explications d'AlSvartr, j'ai juste compris que comme d'hab on n'a pas trouvé tout à fait ce que l'on cherchait et que c'est très bien.

J'ai un peu suivi la grand messe du CERN et je suis frappé par la différence entre les physiciens du CERN et nos chers astrophysiciens. Ils appartiennent à deux univers complètement différents.

Par exemple, les astrophysiciens trouvent presque toujours ce qu'ils cherchent, leurs observations sont presque toujours des confirmations.

Les astrophysiciens se contentent de corrélations plus ou moins nettes, là où les physiciens du CERN attendent leurs "5 sigmas".

C'est toute la différence entre une science d'observation et une science expérimentale, ce qui n'enlève de mérite ni à l'une ni à l'autre, mais qu'à mon avis, on oublie trop vite.

[jackbauer 2 13 778]

Petit sondage : qu’est-ce qui va apporter le plus à notre compréhension de l’univers dans les prochaines années : les résultats du LHC ou les données recueillies par PLANCK ?
Et si les deux voies menaient à la même conclusion, par exemple une vision « exotique » de l’univers ??

[AlSvartr 2 981]

@ChiCyg: Ok je reprends avec un lexique:

Couplage de Yukawa: coulage supposé entre le boson de Higgs et les fermions (leptons, quarks). Dépend de la masse, mais peut aussi dépendre de paramètres additionnels.

Fermiophobique: "n'aime pas les fermions"

hypothèse selon laquelle un boson de Higgs ne couple pas aux fermions. Cela impose d'autres bosons de Higgs qui eux couplent aux fermions vu que ceux-ci ont une masse. Un Higgs fermiophobique couple lui uniquement aux bosons de jauge massifs: W+-, Z°.
Danc certains cas particulier on peut aussi trouver des Higgs qui ne couplent qu'aux Higgs, ce qui donne par ailleurs des candidats à la matière noire ;-)

*Doublet de Higgs sous SU(2). Pour décrire l'état d'un système physique, on utilise souvent le lagrangien. En mécanique classique c'est essentiellement un terme dynamique moins un terme potentiel. En théorie quantique des champs on fait pareil. On peut écrire une telle équation de plusieurs manières, et une des plus utile (pour des raisons dont je ne parlerai pas ici) permet d'écrire le terme de Higgs en un doublet (une matrice verticale 2x1) de champs complexes, chacun composé (forcément) de deux champs (scalaires):

doublet
-------
terme du haut: a+i*b
terme du bas: c+i*d

a,b,c,d étant des champs scalaires. Cela nous donne 4 champs scalaires en tout. 3 champs scalaires sont nécessaires pour donner une masse aux bosons de jauge W+, W- et Z°, reste un champs scalaire, c'est le champs de Higgs, dont la particule-signature est le boson de Higgs.

Si maintenant je rajoute un second doublet. Nous avons donc 8 champs scalaires. J'en enlève 3 pour les bosons de jauge, me reste 5 champs scalaires, donc 5 bosons de Higgs. Pour chacun des doublets, il y a une énergie dans le vide attendue, cfr paragraphe suivant.

*Energie dans le vide. Désolé c'est une traduction pas évidente de "vacuum expectation value" ou "vev". Cette vev est un fait essentiel dans le mécanisme de Higgs. Je ne vais pas rentrer dans le détail, mais c'est cette vev non nulle qui permet à tout ce qui couple au Higgs d'acquérir une masse. Cette vev c'est un peu comme ce qui décide comment l'eau gèle.
Prenons une bouteille d'eau, on a une symétrie sous les rotations: que je tourne ma bouteille dans un sens ou un autre selon un axe vertical, le contenu reste indistinguable (je prends l'hypothèse d'une bouteille symétrie aussi sous les rotations hein ;-)).
Ok maintenant je gèle la bouteille et l'eau qu'elle contient. Une structure se forme après la transition de phase, la symétrie est donc brisée, et est brisée spontanément. C'est exactement ce qui se passe dans le mécaniqme de Higgs. Et cette vev dont je parlais, est un facteur qui détermine l'intensité de cette brisure de symétrie à cause des masses. Pour revenir à ce que je disais dans un post précédent avec l'histoire des deux doublets: chaque doublet peut avoir une vev différente, et cela a un impact direct sur les couplages de Yukawa, le rapport de ces vev pouvant déterminer l'intensité des couplages de fermions aux bosons de Higgs (pas spécialement aux 5 cela dit).

Ok maintenant je reviens à l'observation dans CMS et ATLAS:

Nous avons un brol qui *produit* deux photons. On se met dans le cadre d'un mécanisme de Higgs, et dans ce cadre on sait que le Higgs ne couple pas au photon, celui-ci n'ayant pas de masse. Un des mécanismes supposés c'est la présence d'une boucle de quarks et boson de jauge. et ces derniers couplent au photon , cfr diagrammes ci-dessous:

regardons d'un peu plus près les autres possibilités de désintégration, à côté de celle en deux photons. Dans le cadre strict ou l'on a un seul boson de Higgs (= celui du Modèle Standard"), les rapports de branchement, c'est à dire la probabilité que ce Higgs se désintègre en deux bosons de jauge ou deux fermions sont connus très précisément:

Et l'on voit bien sur le graphe ci-dessus qu'à 125 GeV la probabilité que le Higgs se désintègre en deux quark b est la plus grande, suivi de la désintégration en deux W, puis deux gluons (aussi avec une boucle), puis deux taus, puis 2 c, puis 2 Z, puis deux gammas. Bons alors vous allez me dire que c'est super crétin d'aller regarder en deux photons car c'est une désintégration très rare (10^-3), mais il faut aussi voir le probabilité que les processus "bruits de fond" donnent la même signature (le S/B), la facilité de reconstruction de ces états finaux etc...

Alors pourquoi le H->tautau est-il si important à regarder. Hé bien parce que c'est la seule signature impliquant seulement un couplage de Yukawa (voir 1er paragraphe) qui nous soit accessible pour le moment (au point de vue statistique). Le H->bb présente des complications mais sera tout aussi important dans les mois qui viennent. Donc il est clair que pouvoir comparer une désintégration impliquant dans un cas deux types de couplages (Yukawak+jauge) et dans un autre cas seulement un couplage de Yukawa est une première manière de creuser un peu la structure du mécanisme qui est derrière ce qu'on voit. Et l'absence de signal dans le canal H->tautau vu par CMS (cocoricoo) donne déjà une sérieuse tension par rapport à l'hypothèse d'un Higgs modèle standard seul.

J'espère que c'est un peu plus clair :-)

Simon

[Ce message a été modifié par AlSvartr (Édité le 04-07-2012).]

[Ce message a été modifié par AlSvartr (Édité le 04-07-2012).]

[Ce message a été modifié par AlSvartr (Édité le 04-07-2012).]

[AlSvartr 2 981]

@ChiCyg: Je ne suis pas expert en astrophysique ou cosmo expérimentale, mais il me semble que le niveau "découverte" reste lié à des contraintes fortes en terme de statistique. Par exemple, et si je ne me trompe pas, le spectre de puissance du CMB est validé par des fits avec d'excellent Chi^2, ce qui se traduit par un accord à X sigmas avec les prédictions théoriques, ou quelque chose comme ça...?

Cela dit, une des différence majeure tient au fait qu'en hautes énergies nous avons un nombre immense d'évènements: chaque collision est un évènement. Et nous avons le loisir d'en faire énormément. En astrophysique ce n'est pas le cas, la statistique n'est pas aussi grande. Pour aller plus loin, l'analyse du CMB avec WMap ou Planck, c'est "une seule" observation d'un évènement. Avec évidemment une foultitude d'informations dedans, mais cela reste un seul évènement à analyser. De ce fait, le concept de découverte est probablement différent dans les 3 cas.

[Ce message a été modifié par AlSvartr (Édité le 04-07-2012).]

[Ce message a été modifié par AlSvartr (Édité le 04-07-2012).]

[AlSvartr 2 981]

@jackbauer: "Petit sondage : qu’est-ce qui va apporter le plus à notre compréhension de l’univers dans les prochaines années : les résultats du LHC ou les données recueillies par PLANCK ?
Et si les deux voies menaient à la même conclusion, par exemple une vision « exotique » de l’univers ??"

Il faudrait déjà définir "apporter le plus" :-) De mon point de vue les deux sont complémentaire et ne se marchent pas vraiment sur les pieds.

[ChiCyg 0]

AlSvartr,

Merci beaucoup de tes tentatives de réduire mon ignorance, heureusement je pense que je ne suis pas le seul à en bénéficier.

J'ose d'autres petites questions :

. comment est-on sûr que la chose est un boson ? sait-on déjà si son spin = 0 comme ce devrait être le cas pour le boson de Higgs ou voit-on seulement qu'il est entier ?

. un peu philosophique : n'est-il pas un peu abusif de dire que le boson de Higgs "donnerait" la masse aux autres particules alors que ce boson peut être lui-même produit par la collision de particules ?

La comparaison physique des particules / astrophysique m'intéresse beaucoup, j'aimerais bien continuer la discussion, mais c'est peut-être un peu hors sujet ici ...

[vaufrègesI3 15 173]

ChiCyg > " un peu philosophique : n'est-il pas un peu abusif de dire que le boson de Higgs "donnerait" la masse aux autres particules alors que ce boson peut être lui-même produit par la collision de particules ?"

Si c'est philosophique je répond alors ..

Il me semble avoir compris que c'est une particule bien différente des autres particules connues..
Il faut voir les bosons de Higgs comme des fluctuations quantiques du champ "d’Englert-Brout-Higgs", un champ présent dans l’Univers comme une sorte d'"éther". Il faut "injecter" une quantité d’énergie adéquate dans les collisions proton-proton au LHC pour exciter ce champ qui entre alors en résonance à une énergie bien précise, celle qui correspond à la masse du boson. Le boson de Higgs se forme transitoirement avant de se désintégrer en d’autres particules, que les expériences du LHC peuvent mesurer.

Mais on ne sait toujours pas ce qui détermine la masse du Higgs lui même, sans oublier qu'il reste à vérifier qu'il n'en existe pas plusieurs.

Et toujours sous réserve que la particule révélée au LHC soit bien liée au mécanisme d'EBH, ce qui reste à démontrer..

[Ce message a été modifié par vaufrègesI3 (Édité le 05-07-2012).]

[Kaptain 5 880]

quote:

---

Mais on ne sait toujours pas ce qui détermine la masse du Higgs lui même

---

C'est pas un peu LA question ? On se demande par quel mécanisme le Higgs se doterait lui-même d'une masse, non ? Ou alors c'est la question elle-même qui n'est pas pertinente ?...

[vaufrègesI3 15 173]

Ben on est au tout début de quelque chose de passionnant, comme le souligne Simon les propriétés de cette particule restent à étudier.

Si c'est le Higgs, entre autres, on ne sait pas encore si c'est une particule élémentaire conforme à celle prédite par le Modèle standard ou un objet plus complexe. On ne sait pas s’il existe une ou plusieurs sortes de bosons de Higgs.

[ChiCyg 0]

[edit] bêtise supprimée [/edit]

vaufrègesI3, je réagissais à ce que j'avais cru comprendre de certains commentaires dans ce genre :

quote:

---

Nous avons découvert un nouveau boson, probablement celui de Higgs. Cette particule, en entrant en interaction avec d'autres particules, leur permet d'acquérir une masse. Cette découverte nous permettrait d'expliquer l'origine de la matière, c'est-à-dire ce qui s'est passé un millième de milliardième de seconde après le big-bang. C'est en effet de ce moment-là que date la formation du boson de Higgs.

---

ici : http://www.lexpress.fr/actualite/sciences/ boson-de-higgs-nous-sommes-sur-le-point-de-comprendre-l-origine-de-la-matiere_1134355.html
Ce que je trouve contradictoire, mais ma remarque est sûrement idiote, c'est que si le Higgs est supposé à l'origine de la matière au moment du big bang, il me semble que c'est la matière qui est à l'origine du boson (de Higgs ou pas) au LHC ...

[Ce message a été modifié par ChiCyg (Édité le 05-07-2012).]

[PascalD 4 385]

Ah, un peu d'action du côté des accélérateurs de particules ! On avait pas vu ça depuis la fin des années 70, les vulgarisateurs vont de nouveau avoir un peu de boulot ...

Donc, le LHC a bien trouvé un truc, c'est une bonne nouvelle, ça aurait été ballot si le seul truc nouveau avait été une décimale de plus à la constante de structure fine ... Bravo à "AlSvartr" pour sa tentative d' approfondissement sur le pourquoi du comment de la nature théorique du fameux Higgs et des indices qui permettent de le mettre en évidence.

J' aurais moi aussi quelques questions ...

@AlSvartr : "Fermiophobique: "n'aime pas les fermions""

Pourquoi fermiophobique et pas leptophobique : tant que le canal "quarks" n' a pas été étudié plus que ça, ça doit être difficile de trancher non ?
Ou alors il y a une raison théorique expérimentalement déjà vérifiée qui interdirait au Higgs, de "faire la différence" entre un fermion leptonique et un fermion hadronique ?

@ChiCyg:
"Il me semble qu'il ne faut pas confondre "masse" au sens de l'énergie mc² d'une particule et la masse qui est sensible à la gravité (masse au repos)."
Je croyais que justement , on ne pouvait pas faire la différence ? que la masse "au sens de l' énergie" (genre, celle d'un photon) était sensible à la gravité, en relativité ? J' aurais compris de travers ?

Pour ta question philosophique de type poule et oeuf (si c'est le Higgs qui est à l' origine de la masse des particulees, qui est à l'origine de la masse au Higgs) :
1) Comme la plupart des questions philosophiques, je pense qu'elle ne se pose pas en ces termes. D'ailleurs, qui peut définir ce que signifie "origine" en physique ? C'est pas toi qui disait dans d'autres fils de se méfier de la notion d' origine en physique ?

J' ai l'impression que la réponse à ta question c'est que ce sont les physiciens des particules qui sont à l' origine des particules, de leurs masses, et de la masse du Higgs ...

Sinon, pour être un peu plus concret, qu'est-ce qui empêche d'imaginer que le Higgs intéragit avec lui-même

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 05-07-2012).]

[ChiCyg 0]

Merci PascalD, t'as raison, j'ai dit une grosse c...rie sur la masse, j'efface tout.

Sur la question d'origine, je reste convaincu (comme Etienne Klein) que ce n'est pas une question pour la physique, mais, justement, je reprenais ce qu'on entend autour du LHC et le lien, à mon avis fautif, qui est constamment fait avec le scénario du big bang. Il me semble qu'il y a l'idée sous-jacente qu'au moment du grand boum, si le Higgs n'avait pas été là ou avait été un peu plus ou un peu moins Higgs, le monde eut été différent. Si tel était le cas, et si le LHC reproduit les conditions du grand boum, il devrait créer des Higgs pas tout à fait Higgs qui devraient produire à leur tour une matière pas tout à fait ordinaire.

Ma question suivante est en quoi la découverte putative du Higgs fait avancer la recherche de la tout aussi putative matière noire ?

[vaufrègesI3 15 173]

En fait, ce qu'on peut dire, c'est que les particules élémentaires n'ont pas de masse "intrinsèque", c'est en interagissant avec le milieu (le champ EBH) qu'elles acquièrent une masse non nulle à nos yeux..

Il faut dire aussi qu'à l'échelle des particules, le Higgs est loin d'être responsable de toute la masse présente dans l’Univers. Par exemple, il parait que l'interaction des particules de notre corps avec le champ de Higgs contribue pour moins d’1 kg à notre masse (un peu plus pour moi relativement ). Le reste de la masse vient essentiellement de la force forte, et d'une contribution minime de la force électromagnétique qui agit à l'échelle atomique et à l'échelle moléculaire.

[Superfulgur 16 111]

Daniel,

Commentaire radical de ton Maître à penser :

"En résumé, le CERN voit donc exactement le boson de Higgs prévu par le modèle standard... Beau travail mais un peu décevant, pas de nouvelle physique à l'horizon..."

Il considère même que la supersymétrie a du plomb dans l'aile...

Surprenant, ce décalage entre les commentaires, je suis largué...

S