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"Sans le boson de Higgs, aucun atome ou galaxie n'aurait existé."

Guido Tonelli Professeur à l'Université de Pise, Chercheur invité au Cern

Depuis de nombreuses années, Guido Tonelli Explore les torsions et les rotations infiniment petites de la mécanique quantique. Dans son dernier ouvrage (1), ce professeur de l'université de Pise, chercheur invité au Cern (Institut européen de recherche nucléaire), dresse un état des connaissances en physique et s'appuie sur une question centrale de l'univers : "Où d'où venons-nous ? 13.8 Tout le monde connaît le big bang il y a 100 millions d'années, mais ce qui s'est passé juste avant. Un super télescope est possible de le découvrir. Aussi loin que nous essayons de scruter, nous revenons en arrière dans le temps, mais une autre façon de comprendre ces premiers instants de l'espace et du temps est d'explorer les choses infiniment petites, de reconstruire des particules éteintes et de construire l'univers primordial.Étudier l'état exotique de l'univers est la passion de Guido Tonelli, qui a participé à la découverte de la fameuseparticule de Higgs il y a 10 ans, surnommée « La particule de Dieu. » Appelée, elle donne de la masse à tout le monde et permet des problèmes permanents.

Après des décennies de recherche, le boson de Higgs a été découvert en 2012, à Genève, il y a tout juste 10 ans, grâce au grand accélérateur de particules LHC (Large Hadron Collider). Comment avez-vous vécu ce "moment magique", comme vous l'appelez ce "moment magique" dans les derniers livres ?

Il est difficile d'exprimer ce que nous avons vécu pendant cette période. La vie d'un scientifique est interrompue par des tentatives ratées et des recherches qui n'ont pas produit les résultats escomptés. Quiconque a fait mon travail sait qu'il doit prendre un nouveau chemin qui n'a jamais été vu auparavant et que la possibilité d'un échec est toujours présente. Nous, physiciens expérimentateurs, sommes formés avec courage sans crainte d'échouer. Lorsque nous nous sommes lancés dans l'aventure LHC au milieu des années 1980, nous savions que ce serait difficile. Mais des décennies de travail acharné interrompues par une terrible crise, telles que des systèmes défaillants, des prix de certains composants qui s'envolent, et une concurrence permanente pour respecter les délais, personne n'imaginait qu'il fallait en faire l'expérience. Compte tenu des moments de désespoir vécus lors de la construction du LHC et de ses détecteurs Large Atlas et CMS, on peut sans doute comprendre la grande joie que j'ai ressentie lorsque le premier signal a semblé timide dans les données. La reconnaissance que nous sommes l'un des premiers humains à observer l'état de la nouvelle matière est la plus grande satisfaction dont puissent rêver les physiciens des particules.

Il s'agit d'une découverte fondamentale pour comprendre la structure matérielle la plus profonde de notre univers. De quel type de contenu s'agit-il ?

Notre vision du monde change fondamentalement et nous devons réécrire nos manuels de physique. Aujourd'hui, nous pouvons élaborer sur ce qui s'est passé dans le premier instant après le Big Bang. L'univers primitif a subi une transformation qui sépare en permanence les interactions électromagnétiques des interactions faibles (tous les processus physiques, chimiques ou biologiques connus ont quatre interactions fondamentales : gravité, électromagnétique, forte, faible - ndlr). Dans le même processus, différentes masses ont été attribuées aux particules élémentaires, leurs rôles ont été distingués et des formes stables d'agglomération de matériaux sont devenues possibles. Sans le boson de Higgs, il n'y aurait pas de protons et de neutrons, d'atomes et de gaz, d'étoiles et de galaxies. Il n'existe pas non plus de système permanent ayant évolué au cours de milliards d'années pour permettre le développement de formes biologiques complexes qui peuplent nos planètes, y compris nous.

Vous écrivez qu'une nouvelle expérience avec le LHC vous permettra de "générer des dizaines de millions de bosons de Higgs". Pourquoi . Quelle est l'hypothèse à tester ou tester ?

Toutes les mesures effectuées jusqu'à présent sur les propriétés de la nouvelle particule semblent confirmer les prédictions théoriques, mais dans de nombreux cas, la précision obtenue jusqu'à présent permet de tirer des conclusions. Par exemple, il y a encore de la place pour une liaison entre le boson de Higgs et des particules inconnues, ce qui pourrait être un bon candidat pour expliquer la matière noire. Et la question fondamentale demeure. Le Higgs est-il vraiment rudimentaire ou cache-t-il la structure interne ? Est-il vivant seul ou avec toute une famille de particules scalaires (en physique scalaire il modifie une particule de spin nul, en physique quantique le spin est une des propriétés internes de la particule au même titre que la masse ? Ou la charge – ndlr). Le couplage avec toutes les autres particules est un modèle standard (une théorie formulée dans les années 1970 qui, selon la mécanique quantique, permet d'expliquer tous les phénomènes observables à une échelle infiniment petite – ndlr. Est-ce exactement la même chose que prédit par.) ? Nous avons commencé à voir quelque chose d'étrange. Tout cela fait partie du travail quotidien au LHC. L'accélérateur est de retour en action (lire  l'Humanitéle 31 mai 2022), et en raison de l'augmentation statistique des données, les caractéristiques insaisissables du nouveau boson Vous pouvez en étudier certaines en profondeur. .. La règle du jeu est de rechercher les anomalies dans la prédiction du Modèle Standard. Le travail minutieux d'amélioration des prédictions théoriques et du contrôle systématique des erreurs est essentiel pour tirer pleinement parti de l'augmentation des données générées par le LHC, en particulier dans la phase de haute intensité de l'accélérateur.