Voyage vers l’infiniment petit!!!

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Le voyage commence au moment où on a fait “entrer en collision” des particules de plomb au moyen d’un « collisionneur de particules ».

« En entrant en collision, les faisceaux de plomb vont créer une minuscule boule de feu, un plasma de quark et de gluons, les particules de matière et d’énergie qui composent les protons et les neutrons. L’image ci dessus est celle d’une de ces collisions dans le gigantesque détecteur Atlas, le 8 novembre, à 11h 37 minutes et 15 secondes. Ce plasma de quark et de gluons affiche une température de 10 milliards de degrés et témoigne de l’état de l’Univers primordial, il y a plus de 13 milliards d’années, avant que ne se forment les noyaux atomiques, dans une phase hyper-dense et hyper-chaude.

 Les collisionneurs d’ions de plomb (une source de plomb utilisée au LHC) permettent d’étudier le plasma de quarks et de gluons, et donc la manière dont ils forment les protons et les neutrons. En particulier le profond mystère du confinement des quarksCes particules forment protons et neutrons par groupe de trois, mais il est impossible de les isoler, d’avoir un seul quark sous l’oeil du physicien…»

Nous avons déjà vu le « mystère du confinement » dans un article précédant. Donc, en ce moment, nous sommes à une époque où l’univers est Hyper dense et où les particules fondamentales massives existent déjà.

Allons encore plus loin dans le « passé » et rejoignons ce que la science appelle le « boson de Higgs » qui produit la masse. Parce qu’il produit la masse il lui faut nécessairement exister AVANT l’apparition de la masse.

Présentation du problème :

Le modèle standard souffrait surtout d’un trou béant (le trou, on le verra plus loin, était surtout dans l’esprit de ceux qui interprétaient ce modèle standard). Dans la théorie, la masse de ces particules de matière n’est pas une propriété intrinsèque (Ceci est une nouvelle affirmation puisqu’avant on la considérait intrinsèque). Elle résulte d’une interaction avec un champ répandu dans tout l’Univers (prémisse tout à fait gratuite) ce qui suppose (donc déduction) l’existence d’une particule dédiée, un boson.

 

1)Le grand physicien théoricien John Ellis a cependant soutenu que ce nom (boson de Higgs) était approprié car il semble bien que Peter Higgs ait été le seul à parler explicitement de nouvelles particules dans son article de 1964.

 

2)  Dès le milieu des années 60, les physiciens savent donc que leur modèle standard ne sera prouvé que lorsque ce fameux boson sera trouvé (Disons tout de suite que l’ensemble des scientifiques n’ont pas été long à accepter la proposition de Higgs présentée en 64). De 1980 aux années 2000, ils découvrent toutes les autres particules (Ils ont fait quoi de 65 à 80?).Seul le boson de Higgs manque à l’appel (on oublie de mentionner le Graviton qui n’est pas encore découvert aujourd’hui).

Finalement on dit avoir « découvert » ce fameux boson de Higgs en 2012 et Peter Higgs, ainsi que deux autres scientifiques, reçoivent le prix Nobel de physique en 2013.

Il faut comprendre que sans l’existence du « champ de Higgs », il ne peut pas y avoir de boson de Higgs, puisque celui-ci est le « quantum » (vecteur) du champ de Higgs. On remarque tout de suite que la notion de « vecteur de forces » est appliquée au boson de Higgs. Ce qui rattache cette notion du boson de Higgs directement à la notion de « force » présentée par Newton au 17e siècle (La structure de « notion de force » magique semble un engramme indécrottable de l’esprit scientifique).

« Le boson de Higgs, quantum du champ de Higgs, confère une masse non nulle aux bosons de jauge de l’interaction faible (bosons W et boson Z), leur conférant des propriétés différentes de celles du boson de l’interaction électromagnétique, le photon. (Il est cependant bon de savoir que les bosons W+, W- et Zo se comportent comme des photons lorsque l’univers est très dense, même si ceux-ci ont une masse et que le photon n’en a pas). On remarque que l’on dit bien que le boson de Higgs « confère » une masse au boson W et Z. ce qui revient à dire qu’AVANT l’action du boson de Higgs, les bosons W et Z sont des photons sans masse; mais on évite de le dire.

 Par contre, un quantum est : « la plus petite mesure indivisible, que ce soit celle de l’énergie, de la quantité de mouvement ou de la masse. » J’imagine que le boson de Higgs, étant le quantum du champ de Higgs, est la plus petite mesure indivisible de la masse. Mais le boson de Higgs est supposé sans masse, puisque s’il possèdait déjà une masse, il ne pourrait pas  être l’origine de cette masse.

-Erreur mon ami; l’origine de la masse est donnée au champ de Higgs donc à la densité environnante et non au boson de Higgs.

-Mais dans ce cas, pourquoi est-il nécessaire d’avoir un boson de Higgs massif si les particules reçoivent leur masse du champ de Higgs?

– Mais parce qu’il nous faut un « vecteur » pour ce champ de Higgs.

-Ah bon!

La recherche du boson scalaire (Higgs) (un boson scalaire est un boson de spin zéro. Il n’y en a qu’un seul : le boson de Higgs. Par contre il existe des mésons scalaires comme le méson pi ou pion) est l’une des priorités du LHC, successeur du LEP au CERN, opérationnel depuis le 10 septembre 2008.

L’existence du boson scalaire (Higgs) est trop brève12 pour qu’on le détecte directement : on ne peut espérer observer que ses produits de désintégration, voire les produits de désintégration de ces derniers»(Wiki).

Voyons ce que c’est que ce « champ de Higgs » :

« Depuis longtemps, des physiciens s’interrogent sur l’origine de l’inertie de la matière, qui mesure la force qu’il faut appliquer à un objet pour lui imprimer une accélération donnée…c’est le champ de Higgs qui freine les quarks qui composent les objets que nous soulevons, tirons et lançons : La masse inertielle d’une particule résulte donc de son degré d’interaction avec le champ de Higgs. »

Bon! Les mots et expressions employés sont très « beaux » mais ils signifient simplement que l’inertie des particules  est produite par le fait que ces particules doivent se déplacer dans un champ de Higgs très dense, ce qui les freine et produit ce que nous mesurons comme étant la masse de la particule. C’est un peut comme si la particule (sans masse) se déplaçait dans de la mélasse.

Un seul petit problème cependant : les photons n’ont toujours pas de masse!!! Mais n’oublions pas que les bosons W et Z sont maintenant des « photons possédant une masse » grâce au champ de Higgs. Les scientifiques devront finalement, un jour, installer une « chronologie » dans l’apparition des particules pour expliquer ce fait observé. Dire seulement que le photon n’interagit pas avec le champ de Higgs est une affirmation gratuite qui n’explique absolument rien puisqu’avant l’apparition du champ de Higgs, les bosons W et Z étaient des photons ordinaires qui, eux, sont toujours là aujourd’hui.

Mais il y a eu de nouvelles suites à la découverte du boson de Higgs :

« l’expérience CMS où la désintégration du boson de Higgs s’est réalisée avec la création d’une paire de taus. Un des taus se désintègre à son tour en un muon (ligne rouge) et en neutrinos (non visibles dans le détecteur), tandis que l’autre tau se désintègre en  hadrons (particules composées de quark, représentés par les tours bleues) et un neutrino non visible. Il y a aussi deux jets de particules (tours vertes ) »

Cette observation est des plus intéressantes parce qu’elle confirme que le « boson de Higgs » est le « père » des Taus (qui sont des électrons tauiques) qui deviennent des Muons (qui sont des électrons muoniques). Il est également le « père » des quarks (Top et autres), et en plus, le « père » de deux autres jets de particules non identifiées.

 

« Deux présentations des deux expériences, CMS et Atlas, où se déroulent les collisions, ont en effet atteint un niveau de « presque preuve » statistique de ce que le boson de Higgs peut également se désintégrer en deux particules de matière, des tau, sortes d’électrons très lourds. Jusqu’à présent, les seules désintégrations prouvées se réalisaient en particules de lumière, les photons, ou en W+, W- et Z°, les particules porteuses de l’interaction nucléaire faible, autrement dit des bosons, par opposition aux fermions, les particules de matière. Le boson de Higgs, lui joue un rôle décisif dans la masse des particules de matière, vue désormais comme une propriété issue de l’interaction entre ces particules et le champ de Higgs qui remplit tout l’espace temps. »

 

Suite à cette donnée disant que le champ de Higgs remplit tout l’espace-temps, je rappellerai que ce champ de Higgs produit le phénomène de masse parce qu’il est un environnement très dense qui « freine les particules ».

 De sorte que d’ajouter un « champ de Higgs » à une époque où l’univers était dans l’état d’hyper densité ne sert à absolument rien (puisque l’univers est déjà super dense) sinon qu’à continuer de protéger cette notion « miraculeuse » de « forces » qu’on déguise sous le nom « d’interactions ». De plus, imaginer un boson « vecteur » de la masse ne sert à rein d’autre qu’à appuyer encore plus la structure de cette notion « magique » à laquelle même Newton ne croyait pas mais l’acceptait « temporairement » parce que « ça marchait ». Ce « temporaire » n’est pas encore terminé aujourd’hui, dans l’esprit de la science.

Il faudra bien, un jour, que la science considère que les particules n’existaient pas toutes au moment du Big bang et qu’elles sont apparues graduellement au fur et à mesure de la diminution de densité environnante produite par l’expansion de l’univers. De sorte que les dernières particules apparues sont le produit d’une adaptation des particules précédentes à l’environnement qui devenait de moins en moins dense à cause de l’expansion de l’univers.

Sachant qu’à l’époque où l’univers était rempli de plasma de quarks et de gluons, les quarks possédaient déjà une masse et que les gluons n’en possèdent pas (Ils n’en possèdent toujours pas); sachant également que les gluons se désintègrent dans 70% des cas en quarks Top qui sont les plus massives des particules, il devient évident qu’avant l’existence du plasma de quarks et de gluons, l’univers était rempli de plasma de gluons exclusivement (où la masse n’existe pas encore). De sorte qu’une partie de ces gluons se désintégrant en quarks Top produisirent le plasma de quarks et de gluons. Et c’est durant cette désintégration qu’apparaît la masse nécessitée par la « viabilité » des quarks Top dans son environnement « super dense ». 

L’apparition de la masse chez le quark Top ne serait alors due qu’à l’environnement dense de cet univers primordial. Par contre l’augmentation de la densité de cet univers primordial ne se produirait qu’au moment de l’apparition du gluon dans notre univers; car auparavant, il n’y aurait eu que le mouvement des neutrinos d’hélicité gauche (voyageant à une vitesse un peu  moindre que la vitesse de la lumière, ce qui serait la cause de l’apparition de l’espace-temps à l’instant de Planck. Car, à la vitesse de la lumière, le temps se fige et les distances deviennent nulles. Si les neutrinos avaient voyagé à la vitesse de la lumière l’espace-temps ne serait pas apparu).

Le fait expérimental annoncé plus haut, c’est-à-dire que le « boson de Higgs » se désintègre également en « Taus », nous indique que le boson apparaissant pour produire l’hyper densité de l’univers, celui déjà appelé le Gluon, est également le « père » des électrons. Donc les électrons et les quarks sont la « progéniture » des gluons (Higgs) qui ont évolué en toutes les particules observées aujourd’hui parce que l’environnement universel a diminué de densité au fur et à mesure de l’expansion de l’univers.

Finalement, la nécessité de l’existence du boson de Higgs est simplement le « besoin » psychologique des scientifiques de protéger la notion de « force/interaction » qui agit « magiquement » sur les particules de matière. Cette « magie » n’est aucunement nécessaire si on laisse les particules se développer dans un univers dont la densité diminue graduellement.

 Apparaîtront alors les « générations » de particules selon leur masse respective comme le prouvent les observations scientifiques. De plus, point n’est besoin d’aucune des forces magiques fondamentales, puisque les déformations de l’espace-temps (gravitation) ont une puissance au pro rata de la densité environnante et servent à « retenir » ce qui doit être « retenu » que ce soit le noyau de l’atome, les électrons qui l’entourent ou les planètes qui entourent une étoile.

Ajoutons que de créer un « champ d Higgs » pour augmenter la densité de l’environnement à l’époque de l’apparition de la masse est inutile puisque l’univers de cette époque est déjà hyper dense. De plus cette découverte du boson et du champ de Higgs ne nous dit pas d’où proviennent ce boson et ce champ; donc n’explique pas grand-chose finalement.

On pourrait croire que la science a adopté la devise : « Pourquoi faire « simple » quand on peut faire « compliqué »? »

Note : les données ci-dessus sont tirées de Wiki et du lien suivant :

http://sciences.blogs.liberation.fr/home/2012/07/boson-de-higgs-les-articles-de-lib%C3%A9ration.html

Mais faisons un petit aparté qui touche également le problème de l’origine de la masse :

Qu’est-ce qu’un boson scalaire?

« Le boson scalaire est un boson de spin 0. Le seul boson scalaire élémentaire est le boson de Higgs, bien que certaines théories en évoquent d’autres comme l’inflaton. Parmi les différents mésons scalaires (en) on peut citer le pion. »

Qu’est-ce qu’un pion?

Un pion ou méson pi est une des trois particules : π+, π0 ou π. Ce sont les particules les plus légères de la famille des mésons.

Dans le cadre de la chromodynamique quantique (théorie quantique des champs décrivant l’interaction nucléaire forte), le pion est un quasi-boson de Goldstone associé à la brisure spontanée de symétrie chirale16. Le théorème de Goldstone prédit que pour chaque brisure spontanée de symétrie, un boson sans masse devrait apparaître, les pions devraient donc avoir une masse nulle. Cependant, il a été observé expérimentalement que les pions avaient une masse (Nous sommes devant le même problème observé au sujet des bosons W et Z). En fait, dans le cadre d’une symétrie locale, le boson de Goldstone (quasi pion puisqu’un pion est un quasi boson de Goldstone) est en quelque sorte absorbé par le boson de jauge, et acquiert ainsi une masse

Le modèle standard décrit trois sortes de bosons de jauge : les photons, les bosons W et Z et les gluons.

Donc le pion acquiert de la masse en étant absorbé par soit un photon (ce qui est impossible puisque le photon n’a pas de masse), soit un boson W ou Z, ou encore par un Gluon (mais le Gluon lui non plus n’a pas de masse et ne peut donc pas la transférer au pion). Il ne reste que les bosons W et Z pour donner une masse au pion. Je me demande pourquoi le boson de Higgs ne le fait pas???

-Mais il le fait puisque sa découverte découle de la recherche de la masse des bosons W et Z.

-Ah bon! Donc ce n’est pas le fait d’absorption qui leur donne leur masse.

Remarquez que le pion est composé de quarks et d’antiquarks Up et Down qui ont tous une masse. Comment peut-on obtenir un pion sans masse composé de particules massives, qui n’acquière sa masse qu’en étant absorbé par un boson massif???

Ajout d’une autre question en regard avec le boson et le champ de Higgs seuls producteurs de masse:

Nous savons que

« Lorsqu’un physicien veut utiliser des particules de faible masse pour produire des particules de forte masse, tout ce qu’il a à faire est de placer ces particules de faible masse dans un accélérateur, de leur donner beaucoup d’énergie cinétique (vitesse), et de provoquer des collisions. Durant cette collision, l’énergie cinétique des particules est convertie en énergie de masse pour former de nouvelles particules massives. C’est par ce procédé que nous pouvons créer des particules instables massives et étudier leurs propriétés. »

Sachant que la masse est une « conversion » d’énergie cinétique, que viennent faire ici le boson et le champs de Higgs? Il est clair que la vitesse du « mouvement » des particules se transforme en masse lors de la collision. Il est fort probable que la direction de ce « mouvement » est réorientée vers le nouveau centre de gravité produit par la « jonction » des particules lors de la collision. Produisant ainsi des particules ayant une plus grande « énergie de masse » puisque l’énergie cinétique s’est transformée en énergie de masse lorsque la collision bloqua le mouvement contraire des deux particules. L’énergie, quelle qu’elle soit, ne se perd jamais, elle se transforme.

Sans vouloir nécessairement « tourner le fer dans la plaie », il faut savoir qu’en général,

« seule une petite part de la masse d’un hadron (comme le proton) est due aux quarks présents dans ce hadron. La plupart de la masse du hadron vient de l‘énergie cinétique et de l’énergie potentielle du système (souvenez-vous, E=mc2; la masse est perçue comme l’énergie du système). »

 L’univers possède des mystères, mais la science en possède beaucoup plus. Par contre l’univers est beaucoup plus « logique ».

Si j’ai pu éveiller votre intérêt sur la physique vous apprécierez le lien suivant fait par un enseignant. Les explications de la physique officielle actuelle sont d’une clarté et d’une facilité à comprendre comme je n’ai jamais rencontré jusqu’ici. Cela représente la base à connaître en physique et c’est extrêmement bien fait:

http://cpep.lal.in2p3.fr/adventure_home.html

Amicalement   

André Lefebvre

 

 

 

 

 

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Andre lefebvre

Mon premier livre "L'histoire de ma nation" est publier chez: http://fondationlitterairefleurdelyslibrairie.wordpress.com/ André Lefebvre

Une pensée sur “Voyage vers l’infiniment petit!!!

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    1 janvier 2014 à 11 11 21 01211
    Permalink

    Ce qu’il faut comprendre de tout cela, c’est que la science ne « woué » pas ce qu’elle regarde!

    Lorsqu’on regarde la photo WMAP, on dit que l’univers est homogène mais qu’on perçoit de « petites différences de température »; donc l’univers de WMAP n’est pas homogène du tout.

    Avec cette façon de penser que noir est « blanc foncé » et que blanc est « noir pâle », comment voulez-vous que la science puisse comprendre quoi que ce soit.

    Ce que nous observons de l’univers est d’une simplicité « enfantine »:

    L’univers est une majorité d’espace en expansion additionnée d’une infime partie (environ 5% du tout) d’espace en « non-expansion ». De plus, dans ce 5% non-expansionnel, il y a une infime partie d’espace en « contraction ».

    Ne pas oublier que la Terre est un volume d’espace occupé par de la matière et ce volume d’espace n’est donc pas « la matière qui l’occupe ».

    Voilà ce que nous voyons. Rien de plus, rien de moins.

    Et c’est là, la base sur laquelle doit s’établir la recherche pour tout comprendre.

    Il faut prendre conscience que l’univers n’est pas 100% de matière mais bien, comme on le voit, 95% d’espace « sans matière » plus 5% d’espace occupée par de la matière.

    Ce n’est que dans l’espace « non-expansionnel » qu’on retrouve de la matière qui occupe une partie de cet espace.

    Je nous souhaite à tous, une merveilleuse année 2014!!!

    André Lefebvre

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