Le boson de Higgs, c'est quoi ? (1re partie).

Il est enseigné à l'école que la matière est faite de molécules, elles-mêmes constituées d'atomes, qui sont des ensembles de protons, neutrons, et électrons. Découvrir quels sont les constituants de l'Univers, tel est le but de la physique des particules.

Le modèle standard

Le modèle de ces constituants le plus avancé de nos connaissances actuelles est le modèle standard.

La physique recense quatre forces fondamentales[1] :

  1. la force de gravitation : elle s'exerce sur toutes les particules proportionnellement à leur masse, elle est décrite par la relativité générale ;
  2. la force électromagnétique : elle s'exerce sur les particules de matière électriquement chargées, elle est décrite par l'électrodynamique quantique (QED) ;
  3. la force nucléaire faible : elle concerne seulement certains quarks et leptons et est responsable des radioactivités β- et β+, elle est décrite par la théorie électrofaible (qui en fait associe force faible et force électromagnétique et englobe donc l'électrodynamique quantique) ;
  4. la force forte, qui s'exerce entre les quarks, et dont dérive la force nucléaire ; elle assure la cohésion du noyau atomique face aux forces électrostatiques répulsives de ses constituants, et est décrite par la chromodynamique quantique (QCD).

Le modèle standard distingue des particules qui constituent la matière, les fermions, et des particules médiatrices (ou d'interaction), les bosons, qui sont vectrices des forces exposées ci-dessus, à l'exclusion de la gravitation. Ainsi, le photon est le médiateur de la force électromagnétique, et il existe 3 bosons dits "faibles", W+, W-, et Z- médiateurs de la force faible, et 8 gluons médiateurs de la force forte.

Particules du Modèle Standard

Sources : CERN (ATLAS, CMS), IN2P3, Exploratorium, Wikipédia, Lawrence Krauss.

Notes

[1] Ces quatre forces pourraient être les facettes d'une unique force, selon la "théorie du tout", facettes qui se rejoindraient à une température de 1032 K (1019 GeV), dite température de Planck, soit la température de l'Univers 10-43 seconde après le Big Bang.