Le boson de Higgs

[Descharles 0]

Bonjour à tous,

Qu'en est il de la découverte du siècle( le boson de Higgs )?
À t'on enfin des certitudes sur différents sujet grâce à cette découverte fantastique.
IL EXISTE!!!
Bizarre pas un bruit ......

[PascalD 4 385]

Justement, des fois c'est quand le silence se fait qu'il se passe quelque chose : il semblerait qu'Atlas et CMS ne trouvent pas tout à fait la même masse , deux bosons pour le prix d'un ? Ou bien un os dans le fourbi, comme pour les neutrinos supraluminiques de Gran Sasso ? Y' en a qui penchent pour un problème technique ...

http://resonaances.blogspot.fr/

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 16-12-2012).]

[vaufrègesI3 15 135]

Jeudi 13 décembre, le Cern a fait le bilan, un petit résumé ici :

http://public.web.cern.ch/public/Welcome-fr.html

Mais plus de précisions ici :

http://www.quantumdiaries.org/2012/12/14/derniere-mise-au-point-sur-le-boson-de-higgs/

Large extrait (c'est moi qui souligne en gras) :

Cette découverte ne fait plus aucun doute. Comme Sara Bolognesi, représentante de CMS l’a expliqué : « Le signal est si fort qu’une erreur est aussi improbable que jouer à pile ou face 40 fois de suite et d’obtenir pile à tous les coups ». Marumi Kado, parlant pour ATLAS, a souligné que le signal est maintenant tellement fort, qu’un seul canal de désintégration suffit pour clamer une découverte.

Les efforts sont donc maintenant concentrés sur l’identification de cette nouvelle particule par l’étude détaillée de ses propriétés.

ATLAS a montré ses tous premiers résultats sur les valeurs de spin et parité du nouveau boson. La parité semble fort être positive, tel que prédit par le Modèle Standard de la physique des particules pour le boson de Higgs, tout comme CMS l’avait aussi observé.

Toutefois, le doute demeure sur la valeur de spin, bien que la valeur de 0, celle prévue par le Modèle Standard, soit privilégiée. Une valeur de 2 demeure cependant encore possible. On aura une meilleure idée une fois que toutes les données recueillies cette année, soit 23 femtobarns inverse, auront été analysées. Ces nouveaux résultats sont attendus pour la conférence de Moriond en début mars.

Alors, quoi de neuf sur ce qui ressemble maintenant à s’y méprendre au boson de Higgs ? CMS a regardé si ils pouvaient trouver des Higgs se désintégrant en un boson Z et un photon. Certaines théories allant au-delà du Modèle Standard en prévoient beaucoup alors que cela devrait être rare selon le Modèle Standard. Tout semble normal mais c’est une avenue prometteuse.

Quelques résultats laissent cependant les chercheurs et chercheuses perplexes. Par exemple, ATLAS mesure deux valeurs de masse différentes pour la même particule selon le canal de désintégration utilisé pour la mesurer. Chaque canal de désintégration représente une des façons par laquelle le boson peut se désintégrer, un peu comme les différentes façons de faire la monnaie pour une pièce d’un euro.

Seuls deux canaux permettent de mesurer la masse avec précision mais la masse mesurée diffère selon que le Higgs se désintègre en deux photons ou en quatre leptons. Qu’on utilise des pièces de cinquante, vingt ou dix centimes, la somme devrait toujours donner un euro. En ce moment, c’est un peu comme si ATLAS obtient 1.05 et 0.95 euro en additionnant toutes les pièces, malgré recomptages et vérifications détaillées.

Cela vient fort probablement d’une variation statistique puisqu’il n’y a qu’une seule valeur dans la combinaison globale. Mais on aura besoin de plus de données que ce que l’on possède à l’heure actuelle pour en avoir le cœur net. Les chercheurs-ses de CMS obtiennent la même masse dans les deux canaux mais ils doivent encore inclure plus de données pour le canal à deux photons.

Voir ici aussi, toujours in french :

http://www.quantumdiaries.org/2012/11/15/le-mystere-plane-toujours-sur-le-boson-de-higgs/

[Ce message a été modifié par vaufrègesI3 (Édité le 16-12-2012).]

[AlSvartr 2 952]

Salut,

Comme l'a souligné Vaufrège, il y a des incertitudes quant a l'interprétation des résultats, spécialement concernant les masses mesurées dans des canaux différents. De manière générale, même si cette découverte est importante, nous ne savons toujours rien, ou à peu près rien, de sa nature, et encore moins de la présence éventuelle d'autres particules liées d'une manière ou d'une autre à celle qui a été découverte.

Et c'est un peu là la raison d'un silence relatif (en tout cas comparé à l'été passé) de la part d'ATLAS et CMS. Il y a une certaine prudence qui s'est imposée, et une volonté de calmer un peu les choses en ce qui concerne les annonces à tout-va. Dans quelques jours la production de données des collisions p-p à 8 TeV prendra fin, et en février le long arrêt technique commencera pour au moins 18 mois. Cette période permettra de reprendre les données, de raffiner les reconstructions avec de meilleures calibrations des détecteurs, d'améliorer les prédictions "Modèle Standard", ce qui au final sera bénéfique pour la perception que nous avons de cette nouvelle particule.

Simon

[vaufrègesI3 15 135]

Salut Simon , merci pour ces précisions..

J'ai lu quelque part qu'il y aurait un nouveau point en Mars 2013, c'est bien ça ?

18 mois ??.. Il me semblait que la reprise des collisions était prévue "début 2015".. 22 à 26 mois donc.. non ?.. Me gourre-je ?..
A moins que tu fasses référence au redémarrage du bazar et des tests fin 2014 je crois..

[Superfulgur 16 096]

Didon, Simon,

Si le bosondrome s'arrête, c'est peut-être le moment de le visiter, non ?
Je vais avoir, dans les mois qui viennent, l'opportunité de faire ça, il sera accessible pareil que avant le début des manips, ou il sera radioactif, ton bazar ??????????????

[vaufrègesI3 15 135]

Ce qui est clair je crois, c'est qu'il vaut mieux ne pas se ballader dans le tunnel du bosondrome quand il fonctionne pendant les collisions. Là ça rayonne dur !..

A l'arrêt, ça devrait aller, la radioactivité "résiduelle" ne subsiste qu'assez peu de temps il me semble.. Et notons que, trois ans après, Simon est toujours vivant.. donc...
Mais dans quel état ???..

[thierry91 1]

se promener dans le tunnel peut avoir des consequences facheuses ...
http://www.decayfilm.com/

[AlSvartr 2 952]

Salut,

@Vaufrège: oui, le point sera fait aux renconytres de Moriond. Pour la durée de l'arrêt, c'est pas encotre très clair, ça dependra de la durée des vérifications des dipoles et du temps qu'il faudra pour stabiliser les faisceaux.

@Super: voui, ça sera le bon moment, la radioactivité tombe très vite, après 3 semaines même les parties internes des détecteurs ne présentent plus de danger. Fin mars début avril sera le bon moment pour descendre voir les manips, avant ca risque d'être difficile (pas mal de visites VIP etc...)

@Vaufrège: ah oui dans le tunnel, il fait plutôt malsain quand l'accélérateur est en fonctionnement :-D

@Thierry: :-D Ils ont pas mal fait ça. C'est amusant de voir la manière dont ils ont filmé le CERN qui parait tout vide. Ils ont quand même été loin avec leur "dangerous Higgs radiation" :-D

[Descharles 0]

Ce serait formidable si c'était possible de le visiter, est ce ouvert à tous public de temps en en temps?

Et merci pour vos échanges extrêmement précis
Je n'ai malheureusement pas le niveau pour participer à vos échange mais c'est un bonheur de vous lire sur tous sujet confondu.

[Superfulgur 16 096]

"Je n'ai malheureusement pas le niveau pour participer à vos échange"

Nous non plus, rassures toi, à part les fusées, Vaufrèges, Simon, DG2, ChiCygni, PascalD, les autres, on fait semblant, on comprend rien.

[PascalD 4 385]

A part Simon et dg2, et si ça se trouve Tournesol, et ptet ChiCyg et aussi Vaufrèges, tout le monde fait semblant. Quant à Super, lui c'est plus grave : Il a trop lu de P.K Dick quand il était petit, et du coup il ne peut pas s' empêcher de faire semblant de faire semblant.

[vaufrègesI3 15 135]

En même temps, si on dit tous qu'on n'y comprend rien (ce qui est assez vrai hein), dg2 et Simon vont se barrer d'Astrouf..
Depuis le temps qui nous espiquent ...

[AlSvartr 2 952]

Re,

@Descharles: oui c'est ouvert au public à peu près tout le temps quand les machines ne tournent pas (enfin, aux heures ouvrables quand même :-)). En général en début d'arrêt technique il y a les visites VIP (ministres et autres huiles) qui passent avant tout le monde, et puis c'est le public qui peut en profiter. Pour donner une idée, il y a (à ce que j'ai entendu) 10000 visiteurs au CERN par année, donc faut pas hésiter à venir faire un petit tour, évidemment d'ici quelques mois ça sera encore plus chouette, avec les descentes en caverne pour voir CMS, ATLAS, LHCb, ALICE...

Pratiquement, pour organiser une visite il faut passer soit par les services de visites officiels (ça peut prendre un peu de temps vu le nombre de demandes), soit s'arranger avec directement avec un CERNois qui a passé les exams pour être guide (ce que j'aurai en principe fait début de l'année prochaine).

"Je n'ai malheureusement pas le niveau pour participer à vos échange"

Alors faut pas hésiter à poser des questions si quelque chose est pas clair (ou même si rien n'est clair), tout peut toujours être expliqué, même les concepts les plus abstraits (enfin ça c'est ma conviction) :-)

a+

Simon

[Ce message a été modifié par AlSvartr (Édité le 17-12-2012).]

[Ce message a été modifié par AlSvartr (Édité le 17-12-2012).]

[vaufrègesI3 15 135]

Le CERN annonce 13 TeV au LHC au redémarrage en 2015..

http://press.web.cern.ch/fr

Extrait :

Le 17 décembre au matin, le CERN a mis fin à la première période d’exploitation avec protons du LHC.

Début 2013, le LHC fera entrer en collision des protons avec des ions plomb, avant d’être arrêté pour maintenance jusqu'à fin 2014. Il sera de nouveau exploité en 2015 avec une énergie de collision portée à 13 TeV et une luminosité encore accrue.

L'énergie de collision a été portée de 7 TeV en 2011, à 8 TeV en 2012.

6 millions de milliards de collisions proton-proton produites par le LHC, les expériences ATLAS et CMS ont chacune, au cours des trois dernières années, enregistré environ 5 milliards de collisions intéressantes. Sur ce nombre, seules 400 collisions environ ont permis de mettre en évidence des événements signalant la particule de type Higgs dont la découverte a été annoncée en juillet.

[Superfulgur 16 096]

Daniel,

13, c'était la promesse de départ du projet ?

Ou il y a de la marge, 15, ou plus ?

[vaufrègesI3 15 135]

Non.. nominalement c'était 14 TeV au départ...

Il va y avoir pas mal de boulot sur l'accélérateur pendant l'arrêt 2013/2014 afin d'éviter le même genre de problèmes qu'en 2008..

A mon humble avis, c'est quand même pas gagné d'avance les 13 TeV..

[Descharles 0]

Bonsoir,

Pas gagne d'avance pour une question de financement de projet?
Les derniers résultat ont ouvert des perspectives financières intéressante?
Ou est ce technique la difficulté d'atteindre 13 Tev?
Le collisionneur va avoir droit à une évolution technique de pointe j'imagine pour affiner les résultats .

[vaufrègesI3 15 135]

Cet arrêt technique de deux ans est prévu depuis l'incident de 2008, il a été reporté d'un an début 2011..

Il faut se souvenir qu'il s'agit là d'une machine aux dimensions hors normes, la plus grande du monde en fait, et peut-être la plus complexe. Avec, entre autres "petites" choses, 1252 aimants dipolaires supraconducteurs de 15 mètres de long refroidis à l’hélium superfluide à -271°C. Surtout, le LHC exploite un concept totalement nouveau et non expérimenté, il est son propre prototype en quelque sorte.

En 2008, lors d'un essai de montée en énergie, une résistance anormale s'est produite au niveau d'une connexion entre deux aimants. L'échauffement résultant a fait fondre l'enceinte d'hélium dont deux tonnes se sont répandues dans le tunnel. De plus des dizaines d'aimants étaient carrément arrachés du sol sur 700m : 30 aimants à remplacer, 23 à réparer. Par ailleurs, de la suie avait souillé le tube sous vide sur... quatre kilomètres... On a découvert ensuite des fuites de vide dans deux secteurs sur des stabilisateurs en cuivre délestant les circuits électriques en cas de surchauffe.

Depuis, en prévention, on a pu équiper l'ensemble du LHC de capteurs de tension ultrasensibles sur les connexions électriques.
Mais les soupapes de sécurité, prévues désormais en cas de surpression d'hélium, n'équipent encore que la moitié des cryostats. Ceci explique en grande part le fait que le LHC ait tourné à la moitié de sa puissance nominale pendant deux ans (7 TeV) et un peu plus en 2012 (8 TeV)..

Beaucoup d'autres opérations de maintenance et d'améliorations du bazar sont prévues, sur les aimants quadripolaires, sur les systèmes de sécurité et de prévention associés, les détecteurs, la chaine d'injection etc...

Tout ça est extrêmement complexe, et ces opérations vont couter très cher.. On peut imaginer que début 2015 la montée en puissance se fera avec grande prudence et qu'on observera des paliers successif.. On verra bien..

[Descharles 0]

D'accord, donc les évolutions à venir ne ferons que servir à arriver au niveau prévu initialement.Cela doit représenter des sommes colossales.

La particule découverte correspond-elle au modèle standard en tout point ?
Avions nous prévus même sa masse et correspond elle aux prévisions, malgré les deux valeurs trouvées différentes.
Problème de réglage ou de différence entre les matériaux utilisé pour la collision probablement.
Àvons nous trouvé le responsable de la super gravité dans l'univers?

[AlSvartr 2 952]

"La particule découverte correspond-elle au modèle standard en tout point ?
Avions nous prévus même sa masse et correspond elle aux prévisions, malgré les deux valeurs trouvées différentes.
Problème de réglage ou de différence entre les matériaux utilisé pour la collision probablement."

La particule trouvée correspond pour le moment en effet aux prédictions pour un boson de Higgs unique dans le contexte du Modèle Standard. Mais comme dit plus haut nous n'en sommes qu'au début. Il va falloir maintenant évaluer les taux de désintégration non pas en deux bosons (photon, Z), mais aussi en deux fermions, à savoir essentiellement une paire de quark b et une paire de lepton tau. C'est tout à fait crucial car c'est seulement en ayant une image relativement complète de la manière dont cet objet se désintègre que nous pourrons aller plus loins dans cette affirmation. La second vérification est celle du spin de la particule. La désintégration en deux photons montre que ce spin doit être entier, il peut donc être nul, mais aussi égal à 2. Dans le second cas ça serait un petit cataclysme car cela voudrait dire que nous ne sommes pas en présence d'un boson de Higgs (qui est de spin nul), mais d'un autre type de particule exotique, ce qui pourrait ouvrir de nouvelles portes (modèles à dimensions supplémentaires par exemple).

Quant à la masse du boson de Higgs c'est un paramètre libre. Il y avait des contraintes théoriques et expérimentales, mais cela laissait quand même pas mal de place. La contrainte expérimentale directe la plus fort était celle du LEP, affirmant que le boson de Higgs "Modèle Standard" avait une masse supérieure à 114 GeV environs. Les contraintes théoriques fixaient une limite supérieure à l'ordre du TeV. Cela laissait donc à peu près 900 GeV de libre :-).

"Avons nous trouvé le responsable de la super gravité dans l'univers?"

Pour ta dernière question, la super gravité est un concept théorique qui mêle la supersymétrie et la gravitation. Or jusqu'ici nous n'avons pas trouvé la moindre trace de supersymétrie. Donc non, il n'y a pas de trouvaille du responsable de la supergravité car jusqu'ici il n'y a aucune preuve de son existence ni même des fondements qui pourrait justifier son existence.

Simon

[Descharles 0]

Source : http://fr.m.wikipedia.org/wiki/Supersymétrie#section_1
L'un des grands intérêts de la supersymétrie, au niveau phénoménologique, vient de la stabilisation du boson de Higgs, et donc la hiérarchie des masses des particules élémentaires.

Les corrections radiatives dans le modèle standard sont considérées comme bien maitrisées pour les fermions et pour les bosons de jauge. Pour les fermions, les corrections sont logarithmiques et surtout proportionnelles à la masse de la particule, ce qui assure l'ordre de grandeur. Pour une particule de masse nulle, elles sont nulles, et on retombe sur un modèle avec une symétrie supplémentaire qui protège les fermions : la symétrie chirale. Pour les bosons de jauges, l'invariance de jauge assure le même genre de "protection" aux masses. On constate que pour les deux cas, une "symétrie" empêche les corrections d'atteindre des échelles trop importantes, puisqu'elles doivent être proportionnelles au "degré de brisure" de la symétrie.

Or il existe dans le modèle standard un autre type de particule, le boson de Higgs, qui est introduit afin d'expliquer pourquoi certains bosons acquièrent des masses et brisent ainsi la symétrie de l'interaction.

Il s'avère que la masse du Higgs est dangereusement divergente, puisqu'elle dépend quadratiquement de l'échelle d'énergie.

Mais le vrai souci vient du fait que le modèle standard n'est considéré par la majorité des physiciens comme un modèle à basse énergie qui doit, à partir d'une certaine échelle, donner la main à un autre modèle qui inclut plus de phénomènes. Ceci implique que les divergences ne peuvent pas être simplement absorbées dans la procédure de renormalisation, puisqu'on se retrouve très rapidement dans des régimes énergétiques qui ne sont pas censés être décrits par le modèle standard (à cause de la dépendance en carré , alors qu'on se place justement à des énergies correspondant au modèle standard.

La supersymétrie est une des solutions proposées pour atténuer l'effet de ces corrections, en introduisant une symétrie entre bosons et fermions. Cette symétrie assure en effet que pour une particule de spin , on peut avoir une particule de spin (suivant le cas), mais surtout que ces particules qui sont liées ainsi auront des contributions opposées, qui finissent donc par s'annuler.

Ou en sommes nous aujourd'hui avec les certitude actuelle?
La super symétrie à toute les raison d'être ou pas ?
Les différences de masses trouvés sont évoquées ici .

[AlSvartr 2 952]

Bonjour,

Il n'y a jusqu'à ce jour aucune trace de supersymétrie (SUSY). Les deux premières années de fonctionnement du LHC ont permis de relever les limites de masse (et/ou couplage) d'une partie des particules supersymétriques, dans l'hypothèse de certains arrangements de masse. En d'autres termes, et sauf cas pathologique pouvant rendre ces production de particules quasi indétectables, nous savons que les gluinos (pendant SUSY des gluons) et une partie des squarks (pendant SUSY des quarks) n'existent probablement pas sous l'échelle du TeV, même un peu au dessus.

Les recherches en SUSY se concentrent maintenant sur la production de particules plus rares (certains squarks et sleptons, pendant SUSY des leptons) avec des modes de désintégration plus complexes.

Bref la SUSY on ne pourra jamais prouver qu'elle n'existe pas (et il y aura toujours des gens pour y croire), mais jusqu'à maintenant il n'y en a absolument aucune trace dans la nature.

Quant au fait qu'elle ai des raisons d'être ou pas, je dirais simplement que je ne parierais pas plus sur la SUSY que sur n'importe quel autre modèle. L'argument des SUSYstes c'est de dire que les contre-termes d'origine SUSY dans les corrections radiatives (ce que tu évoques) sont la solution ultime, certes c'est bien mais il faut alors ajouter une foultitude de paramètres libres: les masses et couplages de particules supersymétriques. En gros pour moi ça revient à déplacer la poussière sous le tapis.

a+

Simon

[Ce message a été modifié par AlSvartr (Édité le 28-01-2013).]

[Ce message a été modifié par AlSvartr (Édité le 28-01-2013).]

[George Black 5 866]

Pour l'anecdote.

Il y a deux ans, j'avais suivi un séminaire d'un gars des cordes, qui montrait un modèle où la SUSY demeurait sur le worldsheet des supercordes, mais disparaissait sur le braneworld.

Le gars, sans rire, annonçait que l'argument le plus fort que son modèle était encourageant, c'était que l'on n'avait toujours pas observé SUSY.

Toujours pour l'anecdote, SUSY a déjà été observée... dans certains noyaux d'atomes en tant que processus émergent vu que les noyaux présentent une riche faune de bosons et de fermions.

[AlSvartr 2 952]

"Pour l'anecdote.

Il y a deux ans, j'avais suivi un séminaire d'un gars des cordes, qui montrait un modèle où la SUSY demeurait sur le worldsheet des supercordes, mais disparaissait sur le braneworld.

Le gars, sans rire, annonçait que l'argument le plus fort que son modèle était encourageant, c'était que l'on n'avait toujours pas observé SUSY.
"
:-D

"
Toujours pour l'anecdote, SUSY a déjà été observée... dans certains noyaux d'atomes en tant que processus émergent vu que les noyaux présentent une riche faune de bosons et de fermions."

Oui sauf que la supersymétrie dans un cadre nucleaire est un description effective des interactions entre particule composites, alors que la SUSY dont je parle est une symétrie fondamentale (i.e. basée sur les interactions des particules élémentaires) dont on cherche les traces via les super partenaires, ce qui implicitement en indiquerait la brisure.

[Ce message a été modifié par AlSvartr (Édité le 28-01-2013).]