. Eh, Boson, let me pass through your field !

A moins que vous ne viviez dans une grotte, coupé de toute forme de civilisation, le titre devrait déjà vous mettre la puce à l’oreille quand au sujet de cet article. Si c’est pas le cas, désolé, je ne peux plus rien pour vous.

En plus, techniquement, ça concerne tout l’univers. Rien que ça.

Du coup, pour une fois, on va parler sciences. Et plus particulièrement, Physique.
(Non, ne cachez pas votre joie)

Ah la physique ! Cette matière qui tente, avec la chimie et la biologie, d’expliquer le pourquoi, le comment et le parce que d’à peu près tout ce qui nous entoure.
Dans le cas présent, on va juste s’intéresser à un de ses nombreux sous-domaines. Celui de l’infiniment petit.

Si vous avez suivis des cours de physique, bien que sommaires, au lycée, vous n’êtes pas sans savoir que l’univers dans lequel on vit est régit par 4 forces dites fondamentales.
- La première, la plus connue d’entre toutes puisque c’est une des plus “tangibles” pour nous, humains, est la gravité.
- La seconde, l’interaction faible, est responsable de la fusion nucléaire ( et par conséquent des étoiles ! Whouaaaaa ).
- La troisième, l’électromagnétisme, responsable du magnétisme, de l’électricité, de la chimie et de la lumière.
- La quatrième, l’interaction forte, qui permet la cohésion des particules (quarks) au sein des protons et des neutrons constituants le noyau des atomes et donc, de la matière.

Seule les trois dernières nous intéressent puisque ce sont celles qui agissent dans l’infiniment petit. Permettant à la matière de se former et de se maintenir.

Néanmoins, toutes ces forces (gravité comprise) sont nées au même moment, lors du Big Bang. Sauf que ces forces ne sont pas nées séparément, chacune ayant leur rôle et n’interférant pas avec ses sœurs. Non non, au commencement elles n’en formaient qu’une seule, du moins le pense-t-on.
Et si l’on a encore du mal à relier la gravité aux trois autres forces fondamentales, il a été prouvé qu’à un moment dans l’histoire de l’univers, l’interaction faible et l’interaction électromagnétique ne formaient qu’une seule et même force : l’interaction électrofaible.

Et si vous suivez toujours, à ce moment là, vous vous demandez où je veux en venir avec tout ce charabia. Pas vrai ?

J’y arrive, patience.

Donc, nos trois forces de l’infiniment petit, elles n’agissent pas par la force du saint-esprit. Elles sont véhiculées par des particules dont c’est le rôle.
Les photons pour l’interaction électromagnétique, les gluons pour l’interaction forte et les bosons pour l’interaction faible.
Sauf, que si jamais elles descendent bien de la même force, aujourd’hui ces particules ont toutes des propriétés différentes. Certaines ont une masse, d’autres non. Ce qui va jouer fortement sur leur vitesse, leur inertie et tout un tas d’autres choses.
C’est plutôt cool pour nous, puisque ces différences de masse qui se retrouvent au niveau des atomes sont responsables de la diversité des éléments. Et par extension, de l’apparition de la vie.

C’est là que je vous renvoie à ce mercredi 4 Juillet, jour où le Centre Européen de Recherche Nucléaire (CERN) à annoncé avoir découvert le Boson de Higgs avec 99,99999% de chances. Tout ça pour pas dire 100%, bref.

Un boson, oui, mais pas n’importe lequel. Celui de Higgs, celui qui répond à toutes les questions que vous étiez en droit de vous poser lors de la lecture des paragraphes précédents. Bha oui, j’ai pas fait ça pour rien !
Pourquoi l’interaction électrofaible s’est elle séparée en deux forces ?
Pourquoi ces différences de masse au sein des particules ?
Pourquoi le photon à une masse nulle et donc la vitesse la plus rapide alors que les bosons intermédiaires et les gluons ont une masse et sont donc moins rapides alors qu’ils proviennent de la même force à la base ?

Naturellement, ce cher Boson de Higgs y répond.

Juste après le Big Bang, soit quelques milliards de milliards de milliards etc de secondes après, il faut imaginé l’univers comme un mélange de particule très dense où l’énergie libérée est telle que la chaleur y est colossale. Les forces fondamentales n’en forment alors qu’une seule.
Sauf que petit à petit, le mélange refroidit et les différentes phases (à la manière d’une vinaigrette) se séparent. C’est là qu’à lieu ce que l’on appelle la brisure de la symétrie. Ce mélange auparavant homogène où tout n’était que symétrie est devenu hétérogène, donc asymétrique. Et la force électrofaible s’est alors séparée en deux forces.

C’est à ce moment là que le Boson de Higgs est né, lors de cette brisure de la symétrie.

Dès lors, les bosons de Higgs ont commencé à baigner l’univers.

Imaginez une piscine à balles, pour enfants. La piscine étant les limites – si tenté qu’il en existe une – de l’univers, les enfants représentent toutes les particules dans l’univers et les balles, naturellement, les bosons de Higgs.

Tous les Bosons de Higgs, rassemblés, forment ce que l’on appelle un champ. Le champ de Higgs.

Et puisque les plus petits constituants de l’univers baigne dans ce champ, ils sont obligés de le traverser.

Mais alors comment se fait-il que si toutes les particules traversent le même champs, certaines comme les gluons obtiennent une masse et d’autres comme les photons non ?

C’est simple, tout est question d’interaction.

Imaginez une foule. Tout d’un coup, une jolie fille débarque et essaie de la traverser. Genre Alison Brie, vous vous souvenez ? Une bonne partie des mâles présent dans la foule vont se diriger vers elle pour essayer d’avoir son numéro. Elle va donc être ralentit et va avoir du mal à se déplacer, comme si les personnes autour d’elle lui conférais une masse.
Maintenant imaginez que c’est une super-star qui débarque. Là, toute la foule va se diriger vers elle, tel des paparazzis. Elle ne pourra quasiment pas se déplacer, sans cesse entouré par la foule en délire qui crie son nom.
Imaginons maintenant, qu’au même moment, une personne lambda arrive. Vu que personne ne la connait, elle va pouvoir traverser la foule sans encombre et sans être ralentit.

Appliquez tout ça aux Bosons de Higgs et aux différentes particules et vous obtenez la réalité. A quelques raccourcis près.

Suivant l’interaction que vont avoir les différentes particules avec les bosons, dans leur champ, elles vont prendre une masse ou non.

Compris ? Très bien.

Je vous remercie pour votre attention, on se revoit au prochain cours. Si prochain il y a.