Journal Qui va gagner la course au Higgs ?

Posté par (page perso) .
26
18
fév.
2009
Le boson de Higgs est une particule élémentaire dont les physiciens théoriciens prédisent l'existence depuis plus de quarante ans mais qui n'a, pour l'instant, jamais été observée dans les accélérateurs de particules.
Cette particule est très importante, cruciale même, pour notre compréhension de la matière. C'est la dernière pièce manquante du "modèle standard" de la physique des particules et c'est la clé qui explique la masse des autres constituants de la matière.
La compétition est donc rude pour être le premier à remporter le gros lot et l'heureux découvreur du boson de Higgs aura, outre le prix Nobel, son nom inscrit dans le grand livre de la Science pour toujours.

Pour mettre en évidence le Higgs il faut avoir un accélérateur suffisamment puissant...mais puissant comment ?
On mesure les particules en electronvolt (eV) et, d'après les expériences de l'accélérateur LEP qui a fonctionné de 1989 jusqu'à l'an 2000, on sait que le Higgs ne peut pas faire moins de 114 Gev (Giga electronvolts) sinon on l'aurait trouvé.
Donc la limite basse est de 114 GeV.
Pour la limite haute on ne sait pas vraiment mais les théoriciens affirment, sur la base de calculs atrocement compliqués, qu'il est très improbable qu'il dépasse les 1000 Gev.
Fastoche donc : On a "114 Gev < Higgs < 1000 Gev" et il suffit de mesurer tout ce qui se trouve entre ces deux bornes pour trouver le graal !

La course se déroule entièrement entre les USA et l'Europe. Coté américain on a l'accélérateur Tevatron du Fermilab qui a une énergie maximale de 2000 Gev (deux faisceaux de 1000 Gev qui se percutent frontalement) et coté européen on va avoir le LHC du CERN qui atteint les 14000 Gev (deux faisceaux de 7000 Gev qui se percutent frontalement).

Première remarque : Comme les deux accélérateurs dépassent les 1000 Gev fatidiques de la limite haute du Higgs on pourrait croire qu'ils ont des chances égales. Ce n'est pas le cas car leur énergie est dispersée lors de la collision. Les deux accélérateurs font se percuter des protons, qui sont fait de quarks, et l'énergie de la collision est divisée entre les quarks ce qui rend difficile l'exploration de la limite haute du Higgs. Le Tevatron part donc avec un gros handicap d'énergie alors que le LHC est bien plus confortable à ce niveau.
Seconde remarque : Comme vous êtes redoutablement observateurs vous avez noté que, coté européen, on "va avoir" le LHC et on ne l'a pas déjà. En effet ce dernier n'a pas encore démarré et aucune collision de proton n'a eu lieu dans son gigantesque tunnel de 27 Km. L'accident du 19 septembre dernier a endommagé des aimants supraconducteurs et, après réparation, les première collisions ne pourront pas débuter avant octobre prochain.

Le décor de l'affrontement est donc planté : Dans le coin droit (USA) on a un accélérateur qui fonctionne actuellement mais qui est un peu juste en puissance...et dans le coin gauche (Europe) on a un accélérateur très puissant mais qui ne démarrera que dans 8 mois.
On peut ajouter qu'après les premières collisions du LHC il faudra faire un gros travail d'analyse avant de pouvoir annoncer une découverte. Il est donc très improbable que les équipes du LHC puisse publier quoi que ce soit avant au moins 2011 et le Tevatron a donc une "fenêtre de tir" d'environ deux ans pour trouver le Higgs avant les européens.

Comme les scientifiques sont des gens compétitifs qui rêvent du prix Nobel et d'inscrire leurs noms dans le grand livre de la Science (cf plus haut) vous pouvez être certains que les américains vont tout faire pour griller la politesse aux européens.
Ils vont pousser le Tevatron jusque dans ses ultimes retranchements pour grappiller un peu d'énergie et un peu de luminosité (le nombre de collisions par seconde) afin de trouver le Higgs avant le LHC.

Quelles sont leurs chances ?
Et bien elles sont assez bonnes si l'on en croit cet article récapitulatif. On peut voir sur ce diagramme que si la masse du Higgs est d'environ 165 Gev alors le Tevatron a près de 100% de chance de le découvrir avant 2011. Si il s'avère que le Higgs ne pèse que 135 Gev alors le Tevatron n'a plus qu'environ 30% de chance de le trouver (l'accélérateur est moins précis avec un Higgs "léger" et donc il a moins de chances de le trouver si il se trouve près de la borne du bas).

L'étau se resserre autour du boson de higgs et les scientifiques du LHC doivent grincer des dents en pensant à ce damné accident qui a tordu leur beau tube sous vide et qui retarde le démarrage de leur machine. Ce serait trop bête de se faire souffler la découverte au dernier moment !
Lors du dernier meeting de l'AAAS (American Association for the Advancement of Science) le directeur du Tevatron a planté le décor : "Nous avons maintenant une très, très bonne chance d'avoir des indices sur le Higgs avant que le LHC en soit capable (...) C'est une course. Celui est est le premier est le premier".
Le directeur du LHC lui a immédiatement répliqué : "La course est lancée. Le Tevatron marche bien mieux que ce que j'aurai cru possible. Ils accumulent les données comme des fous (...) Si ils trouvent le Higgs tant mieux pour eux. mais je pense qu'il est peu probable qu'ils y arrivent avant que le LHC ne démarre".

Bien entendu tout n'est pas aussi tranché et nationaliste dans cette féroce compétition.
Après tout la science est internationale et de nombreux européens travaillent au Fermilab alors que beaucoup d'américains participent aux expériences du LHC au CERN. D'autre part, même s'il est important de trouver le Higgs le premier, la quête du savoir est commune à tous les chercheurs et ce qui est crucial c'est de faire avancer le front des connaissances humaines.
N'empêche que ce serait ballot de se faire griller au poteau !
  • # patrick_g?

    Posté par . Évalué à 8.

    Je ne vois qu'une seule explication : il y a des Higgs dans le noyau !
    • [^] # Re: patrick_g?

      Posté par (page perso) . Évalué à 10.

      Les américains ne CERN pas le problème et ont de toutes façons un accès interdit pour les sites Higgs. Boson, amis européens ! Boson Ferm ! T'es pas tout seul Gev, t'es pas tout seul.
  • # Plein de questions

    Posté par . Évalué à 10.

    Si j'ai bien compris on "brute-force" de 114 à 1000 ?
    Combien de temps est-ce que cela prend de brute-forcer une unité ? On commence à 114 et on incrémente, ou on part de 1000 et on décrémente, ou quoi qu'est-ce ?

    Est-ce que c'est du tout-ou-rien ? Genre si la valeur recherchée est en fait 150, est-ce qu'on aura un indice à 148 pour nous dire qu'on se rapproche ? Est-il possible que l'on teste la valeur recherchée et qu'on passe quand même à coté (genre faux-négatif) ?
    • [^] # Re: Plein de questions

      Posté par (page perso) . Évalué à 6.

      On fait des collisions de tout un tas de particules. Chacune a ses caractéristiques propres et en particulier les vitesses et les masses différent même si globalement l'accélérateur produit un faisceau ayant X TeV d'énergie cinétique. Du coup, au moment des chocs pleins d'événement très différents se produisent. Il se forme tout une variété de produits de collision selon la manière dont l'énergie se répartie. Pour observer le boson de Higgs à XXX GeV, il faut que par hasard lors d'une des collisions cette énergie ai pu servire à créer cette particule. Et que cet événement se produise dans de conditions ou il pourra être perçu (directement ou indirectement) par les capteurs qui permettent d'analyser l'experience.
      Conclusion : plus on met d'énergie plus on a des chances de créer des bosons de Higgs. Et plus lénergie du boson de Higgs est faible plus à énérgie de fasceau donnée on a des chances d'en crée. Ensuite il faut non seulement en créer mais s'en apercevoir. Comme il est normalement plus facile de détecter un grand nombre de bosons qu'un seul il vaut mieux mettre beaucoup d'énergie. Mais l'énergie cinétique des faisceaux n'est pas convertie magiquement en bosons. Il ne s'agit pas de donner exactement une vitesse particulière aux faisceaux pour découvrir d'un coup le fameux graal.
    • [^] # Re: Plein de questions

      Posté par . Évalué à 3.

      En fait, le Higgs est attendu a plusieurs valeurs, suivant ces modes de desintegrations, et cela donne des intervalles plus ou moins restreint ... (autour de 130, 140, 200, 400 GeV etc)

      Le principe c'est de balancer la sauce au niveau du faisceau, durant la collision, il se passe quelque chose, et c'est seulement les residus de ce qui s'est produit qui sera detecte par les detecteurs. Apres c'est le boulot d'analyse des donnees qui permet de dire, suivant ce qui a ete detecte, ou fut le Higgs et a quelle masse ... C'est donc plus au niveau de l'analyse que sera le scan ... pas au niveau des machines (faisceau/detecteurs)
    • [^] # Complètement HS et sans doute inutile

      Posté par . Évalué à -8.

      Est-ce que l'utilisateur qui a cliqué sur "inutile" peut m'expliquer en quoi mon commentaire était inutile ? On est tous sensé avoir fait S option physique ?
  • # Oui mais ...

    Posté par . Évalué à 10.

    Il faut bien lire le diagramme que vous mettez en lien :

    Le tevatron ne peut scanner qu'une petite partie de l'intervalle de masse possible du Higgs, et n'est sensible qu'a un plus petit intervalle ~[155-175]GeV. De plus, ce n'est qu'une probabilite d'une confidence a "3sigma", ce qui correspond a la limite la plus basse de confiance pour dire qu'on a peut etre vu quelque chose ... Dans le domaine une evidence a 3sigma indique seulement qu'il y a encore beaucoup de boulot a faire dessus avant de pouvoir dire qu'il y a une decouverte reelle (limite a 5 sigma pour une decouverte). (beaucoup de "decouvertes" ont ete proclamees avec 3sigma de confidence seulement ... mais apres plusieurs annees d'analyses croisees ou independantes, la plus part on pu etre refutees)
    Le tevatron a deja sortir des publications sur le Higgs, mais c'etait toujours des limites basses de la masse du Higgs, jamais de valeur de la masse du Higgs avec conviction.(du moins a ma connaissance)
    Maintenant, oui ils essayent de l'avoir en accumulant des donnees sur plusieurs annees ... mais l'experience D0 (le nom de l'ensemble des detecteurs utilises), n'a pas ete concu pour ca, et n'est donc pas optimise pour la recherche du Higgs, ce qui est le grand avantage de ATLAS et CMS (les experiences du LHC qui recherchent le Higgs) : ils ont ete optimises pour le voir, allant de ~110 GeV a 600 GeV pour la masse possible du Higgs, et pour le voir bien (avec une confidence elevee ... bien plus que seulement 3sigma)

    Sinon, meme si le tevatron montre qu'ils ont vu le Higgs ... la recherche au LHC n'est pas seulement le Higgs ... voir meme, ce n'est qu'une petite partie du programme de recherche. Il y a beaucoup a attendre a propos de la super symetrie et autres modeles d'unifications. Le LHC a ete fait plus pour ca, que seulement trouver le Higgs.
    • [^] # Re: Oui mais ...

      Posté par (page perso) . Évalué à 9.

      Oui je suis bien d'accord. Le LHC, même si il perd la course au Higgs, sera très utile pour explorer ce domaine d'énergie. Que ce soit les théories supersymétriques ou les théories qui postulent des dimensions supplémentaires, etc etc.
      il sera aussi capable d'analyser plus finement le Higgs alors que le Tevatron ne pourra, au mieux, qu'annoncer la découverte sans pouvoir aller plus loin.
      C'est juste que les décideurs politiques qui ont accepté le financement du LHC auront le sentiment de s'être fait enfler. Les scientifiques européens leur ont "vendu" le LHC comme étant la machine permettant de faire LA grande découverte, le fameux Higgs que tout le monde recherche depuis 40 ans.
      Si le Tevatron passe devant y'aura des articles dans la presse pour dire que l'Europe a perdu une bataille, bla bla bla.....
      • [^] # Re: Oui mais ...

        Posté par . Évalué à 5.

        Et ne pas oublier le jogging, une boucle pareille sans routes a traverser, sans feux de croisement, sans gamins en bicyclette, sans pluie ni vent, c'est parfait.
        • [^] # Re: Oui mais ...

          Posté par . Évalué à 4.

          Ouaih :p mais sans plombage dentaire non plus :p
          /me imagine la pancarte "merci d' enlever vos Prince Albert avant de faire jogging ici"
    • [^] # Re: Oui mais ...

      Posté par . Évalué à 4.

      et si il n'y a ni higgs , ni supersumétrie , et que le modele standard résiste encore et toujours a l'envahisseur^Wl'énergie de nos super collisionneurs ?


      Bonne chance! ou plutôt a quand Albert Einstein 2.0 ???

      Bien a vous :p
      • [^] # Re: Oui mais ...

        Posté par . Évalué à 8.

        à quand Albert Einstein 2.0 ?

        Tu veux dire Albert Zweistein ?

        (Excuse pour cette blague minable : c’était dans un épisode de la 4e dimension de quand j’étais petit…)
      • [^] # Re: Oui mais ...

        Posté par (page perso) . Évalué à 3.

        Dans ce cas, ce sera beaucoup plus amusant, dixit un obscure scientifique équipé d'une chaise roulante et d'un synthétiseur vocal :-)
  • # J'ai pas tout compris...

    Posté par . Évalué à 3.

    "On peut ajouter qu'après les premières collisions du LHC il faudra faire un gros travail d'analyse avant de pouvoir annoncer une découverte. Il est donc très improbable que les équipes du LHC puisse publier quoi que ce soit avant au moins 2011 et le Tevatron a donc une "fenêtre de tir" d'environ deux ans pour trouver le Higgs avant les européens."
    Ce travail d'analyse, le Tevatron aussi aura à le faire à chaque collision, donc pourquoi cela retarderait-il le LHC mais n'impacterait pas les délais pour le Tevatron ? Parce qu'ils ont peut-être déjà fait LA collision mais qu'ils n'ont pas fini d'éplucher les données ?
    • [^] # Re: J'ai pas tout compris...

      Posté par (page perso) . Évalué à 6.

      D'abord peut-être que, comme tu le dis, le Tevatron a déjà fait LA collision et est déjà en train de peaufiner son annonce.
      Mais ce qui fait surtout la différence c'est que les équipes du Tevatron connaissent leurs détecteurs sur le bout des doigts depuis des années alors que coté LHC tout est à découvrir. Les expériences Atlas et CMS sont toutes nouvelles et il faudra du temps pour rôder tout ça et arriver au top de la productivité.
      • [^] # Re: J'ai pas tout compris...

        Posté par . Évalué à 4.

        Le Fermilab a vu une "anomalie". Et cette "anomalie" a pu être reproduite.
        Mais il ne semble pas qu' il s' agisse du boson scalaire... Cela n' en fait pas moins une découverte peut être énorme, peut être aussi importante.
        Wait and see ;)


        ps /mode blague/ : c' est fatiguant tes dépêches // à chaque fois faut dire Merci :p

        ps2 : c' est quel poid théorique, pour le boson scalaire, au delà duquel le Fermilab n' a quasiment aucune chance de le 'voir', par manque de puissance de son accélérateur ?

        ps3 : "on sait que le Higgs ne peut pas faire moins de 114 Gev" c' est bien sûr ça ? une référence ? merci.
    • [^] # Re: J'ai pas tout compris...

      Posté par . Évalué à 3.

      Il n'est pas question de faire une collision dans laquelle on va découvrir des nouveaux trucs, mais d'en faire beaucoup et puis de faire des statistiques sur les résultats.
      En effet, les détecteurs énormes des grands accélérateurs ne sont sensibles qu'à certaines particules et à partir des données de ces particules (énergie, trajectoire) on déduit les séries de désintégrations qui ont eu lieu.
      Car le résultat final n'est pas le même si les particules finales proviennent de la désintégration d'un higgs ou d'un quark top par exemple.

      Le LEP (l'accélérateur électrons/positon qui se trouvait dans le même tunnel que l'actuel LHC) avait déjà accumulé des mesures qui laissaient supposer l'existence du higgs, mais étaient insuffisantes pour réellement le conclure et certaines personnes avaient regretté que l'expérience ne se poursuive pas quelques mois de plus pour accumuler assez de données.
  • # gloun du trou

    Posté par . Évalué à 9.

    moi je me demande surtout si on va enfin découvrir le gluon du trou...

    Only wimps use tape backup: real men just upload their important stuff on megaupload, and let the rest of the world ~~mirror~~ link to it

  • # merci

    Posté par . Évalué à 4.

    c'est toujours sympa de lire autre chose que de l'info.

    bienvenue sur techno science fr
  • # Petite précision

    Posté par . Évalué à 9.

    On mesure les particules en electronvolt (eV)

    C'est pas pour chipoter, mais pour être plus précis, c'est la masse des particules qui est ici la grandeur concernée. On pourrait utiliser le kilogramme, mais vu l'échelle, ce n'est pas vraiment adapté.

    Donc, on utilise l'electronvolt. Vous me direz avec raison que c'est une unité d'énergie et non de masse. En fait, on fait appel ici à la formule bien connue du grand Albert : E=mc², c'est-à-dire m=E/c² : la masse de la particule est directement proportionnelle à son énergie, et par abus de langage, on utilise l'énergie pour qualifier la masse. Quand on parle d'une "masse" de 100 GeV, il s'agit en fait de 100 GeV/c².

    La conversion en une unité de masse usuelle comme le kilogramme, l'once troy (sans troll) ou le carat est laissée en exercice au lecteur :-)
    • [^] # Re: Petite précision

      Posté par (page perso) . Évalué à 10.

      l'electronVolt est une unité de masse, d'énergie, de température et de temps :
      http://fr.wikipedia.org/wiki/Electronvolt

      Du coup, je comprends pas pourquoi on se fait chier avec le SI vu que tout peut s'exprimer en electronvolt (et comme on a l'énergie cinétique et la masse, on en déduit qu'une longueur peut s'exprimer en electronVolt. Et comme on a le temps, une vitesse aussi. Voilà, c'est facile la physique)
      • [^] # Re: Petite précision

        Posté par (page perso) . Évalué à 10.

        «Bonjour, je voudrais 1.40×10²⁶ eV/c² de cette délicieuse Rochefort 8 une fois.
        - Désolé nous ne savons pas le faire, nous ne la servons que par 1.85×10²⁶ eV/c²
        »

        Je trouve qu'il faudrait aussi pouvoir convertir l'argent et le trollomètre en eV/c².
      • [^] # Re: Petite précision

        Posté par . Évalué à 4.

        En fait l'eV est une unitée très polyvalente à une condition, c'est de se placer dans un système d'unité ou c=1
        A ce moment là ta masse donnée en eV/c² est donnée directement en eV
        C'est le genre de conversion que les ysiciens aiment bien faire ( Ne serait-ce que pour eviter de se faire ch... à trainer un c qui sert à rien dans tous les calculs)
  • # Tiens ?

    Posté par (page perso) . Évalué à 4.

    C'est marrant, pour ce journal ya personne pour râler et dire quel est le rapport entre ce journal et le libre ? !
    • [^] # Re: Tiens ?

      Posté par (page perso) . Évalué à 2.

      Attends t'es gentil mais :

      Les journaux sont destinés à des informations qui ne sont pas suffisamment intéressantes pour être validées en dépêche (sinon n'hésitez pas à proposer votre information en dépêche), qui sont sans rapport avec Linux ou le libre, ou simplement pour donner votre avis. Si vous désirez poser une question, merci d'utiliser les forums.

      Voila au moins, ça, c'est fait.
    • [^] # Re: Tiens ?

      Posté par . Évalué à 10.

      Free Hugs Higgs !!!
    • [^] # Re: Tiens ?

      Posté par . Évalué à 1.

      Parceque le rapport est peut être évident, et qu' il serait inutile de la remettre sur la table à chaque fois ? Quoique Patrick_g refait cet effort ici : "de nombreux européens travaillent au Fermilab alors que beaucoup d'américains participent aux expériences (...) au CERN" et "la quête du savoir est commune ". Bref, un état d' esprit peut être ?




      Mais t' inquiètes pas les découvertes seront sous license bsd ;p (oula... gilet pareballe nécessaire...:p )
  • # On peut aussi dire

    Posté par . Évalué à 4.

    Si le boson du Higgs est trouvé il y aura certainement un Nobel,
    Pour Monsieur Higgs d'une part si il est toujours en vie d'ici là (On ne donne pas le Nobel à titre Posthume)
    Et ensuite pour la personne qui à découvert le Higgs
    La bonne question est qui est cette personne ?
    -Le thesard qui Analyser les données
    -Le type qui à conçu le detecteur ?
    Et bien non ce sera pour le type qui à trouver l'argent pour financer l'expérience (Bon on me dira que de toute façon, trouver un GigaEuros pour de la recherche fondamentale est un explois qui mérite le Nobel)

    Sinon, si on veut être méchant on peut aussi dire que la pièce défectueuse responsable de la panne a été fabriquée...
    A fermilab aux U.S. Je ne serais pas Mauvaise langue en soupçonnant les riquains d'avoir volontairement déclencher l'accident ( En fait ça me semble même peu probable) mais ça servira d'excuse si le CERN se fait griller le Higgs

    En fait si j'ai bonne mémoire, un Higgs à plus de 200 GeV est fortement improbrable, Il existe de plus des scénarii Higsless, par exemple en utilisant des effets de Bord du aux dimensions supplémtaires, donc la non découverte du Higgs pourrait très bien en ammener plein d'autre ( En fait ce serait même rigolo)

    Je laisse les Cernois/Fermilabien rectifié
    • [^] # Re: On peut aussi dire

      Posté par . Évalué à 2.

      Je laisse les Cernois/Fermilabien rectifié

      Tu les laisses rectifier le fond ou la forme ?
      • [^] # Re: On peut aussi dire

        Posté par . Évalué à 1.

        Le fond malheureux ! Pour la forme ça ferait trop de fautes à traiter pour leurs fermes de machines, aussi puissantes soient-elles...

        Blague à part, 26 fautes sur 13 lignes, sans trop compter la ponctuation, chapeau bas.
  • # Comme d'hab

    Posté par (page perso) . Évalué à 2.

    La réponse oui ou non au Boson de Higgs ouvrira plus de questions que ça n'apportera de réponse.

    Dans tous les cas.
    • [^] # Re: Comme d'hab

      Posté par . Évalué à 1.

      Oui, et c'est bien le but, car les physiciens savent que le modèle standard de la physique des particules est incomplet, ne serait-ce que parce qu'il ne prend pas en compte la gravitation.
  • # Pas de hasard

    Posté par . Évalué à 6.


    L'étau se resserre autour du boson de higgs et les scientifiques du LHC doivent grincer des dents en pensant à ce damné accident qui a tordu leur beau tube sous vide et qui retarde le démarrage de leur machine. Ce serait trop bête de se faire souffler la découverte au dernier moment !


    A n'en pas douter, ca ne peut être un accident.
    Probablement un agent de la CIA infiltré qui as fichu le bastringue en vrac et ils ose pas l'avouer
    Et ceux qui affirment le contraire veulent simplement étouffer la vérité.

    Voilà au moins une théorie prouvée dans cette affaire.
    • [^] # Sabotage?

      Posté par . Évalué à 1.

      Oui le résumé de l'accident fait bien penser à ça!
      C'est quand même pas de bol, un bel LHC qui réussi du premier coup à faire circuler un flux dans les deux sens sans problème et pouf pouf juste avant de tester les premières collisions, un accident. Oh bah mince tout est retardé d'un an, c'est dommage.

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