MERCI monsieur KLEIN pour ces deux métaphores

J’ai le plaisir de vous retranscrire deux métaphores tirées du livre “le monde selon Etienne Klein”. Tirées de la chronique du 10 octobre 2013 sur France Culture : Les grandes leçons d’un petit boson…

Selon la physique classique, celle de grand papa, si une particule agit sur une autre, c’est qu’un champ, engendré par la première, se propage dans l’espace puis agit sur la seconde.

Dans le cadre de la physique quantique, pour qu’il y ait interaction entre deux particules, il faut qu’elles échangent “quelque chose” et ce quelque chose est une particule caractéristique de l’interaction.

En d’autres termes, une interaction ne s’exerce entre deux particules que par l’échange d’une troisième qu’en termes savant on appelle “le boson de jauge” de l’interaction.

PREMIERE METAPHORE

Imaginons deux barques sur un lac.

Chaque occupant est démuni de tout espèce de d’objet qui pourrait l’aider à diriger son embarcation….(il n’a ni rame,s ni pagaies)

Supposons que les eux barques se dirigent l’une vers l’autre de telle sorte que leur collision paraisse inévitable.

INEVITABLE ? Pas tout à fait.

Si l’un des occupants dispose d’un objet massif, par exemple un ballon, et le lance au passager de l’autre barque qui lui renverra et ainsi de suite, les deux embarcations s’éloigneront progressivement l’une de l’autre…

Par l’entremise d’un médiateur spatial, en l’occurrence le ballon, la succession de lancers aura créé une force répulsive capable de modifier les trajectoires.

Bien qu’approximative, donc critiquable, cette image en forme de tour de passes passe permet de comprendre une chose importante : puisqu’un ballon lourd nous condamne à ne faire des passes courtes, la portée d’une interaction sera d’autant plus faible que la masse de ses ballons sera plus élevée.

Quatre interactions ont été identifiées à ce jour dans l’univers : la gravitation et les interactions électromagnétiques, faible et forte….

…

Mais ce modèle standard posait un problème irritant : il impliquait que les particules médiatrices des intreactions (les ballons) devaient avoir une masse nulle!

C’est bien le cas du photon médiateur de l’interaction électromagnétique mais pas du tout celui des ballons qui médiatisent l’interaction faible dont la masse vaut 100 fois celle d’un proton…

En 1964, François ENGLERT, Robert BROUT puis Peter HIGGS ont proposé une solution permettant de réconcilier le modèle standrad et les données empiriques…

Ils postulent l’existence d’un CHAMP emplissant tout l’espace et avec le quel les particules élémentaires effectivement sans masse, interagissent. Cette interaction a pour effet d’entraver leurs mouvements de la même façon que si elles avaient une masse. Celle ci résulterait du frottement à ce champ que contient le vide  qu’on appelle ” le champ de Higgs”.

DEUXIEME METAPHORE

Tout se passe comme si les particules élémentaires étaient dotées de skis pour se déplacer sur un champ de neige qui serait l’équivalent du “champ de Higgs”.

Les particules qui ont bien “farté” se déplacent frottement à la vitesse de la lumière et leur masse est donc nulle.

Celles dont les skis sont mal fartés glissent mal sur la neige, leur vitesse est moindre que celle de la lumière et leur masse apparente est donc non nulle.

La masse ne serait donc qu’une mesure de la mauvaise qualité du fartage des skis des particules. ce n’est pas exactement ce que l’on apprend dans les manuels scolaires.

Je ne sais si cela va vous aider à appréhender les futures découvertes ( notamment celles du CERN) mais ce bouquin est plein de ressources et je vous conseille sa lecture.

Toujours fana des anagrammes Mr KLEIN nous régale encore :

Le “boson scalaire de Higgs” est l’anagramme de “l’horloge des anges ici bas”

Vous trouverez ci dessous une photo que nous avons prise en 2006 dans le parc du  CERN ( merci Arno).

C’est la chambre à bulle nommée GARGAMELLE (1000 tonnes et 12m de long) qui a notamment permis de mettre en évidence un boson porteur de la force faible (boson Z) dont  les théoriciens avaient prédit l’existence.

Si j’ai bien tout compris, la chambre est remplie d’un liquide (habituellement de l’hydrogène mais ici du fréon plus sensible) qui freine la particule et le met en évidence?

Placée dans un fort champ magnétique, la trajectoire est déviée et son image va permettre de trouver les caractéristiques  de la particule recherchée.