C’était il y a seulement dix ans, le 4 juillet 2012 : à Genève, le CERN annonçait la découverte du célèbre boson de Brout-Englert-Higgs. Le résultat d’une recherche qui a duré près d’un demi-siècle et qui a commencé… en Belgique. L’existence de cette particule avait été théorisée à l’ULB et il avait fallu construire une machine géante au sein de l’Organisation pour la Recherche Nucléaire (CERN) pour la détecter. Ce lundi, le CERN organisera un symposium spécial pour commémorer cet anniversaire et détailler les derniers développements.
En 1964, Robert Brout et François Englert (Université libre de Bruxelles) d’une part et Peter Higgs (Edimbourg) d’autre part publient leurs travaux sur le même sujet. Ils proposent l’existence d’un nouveau champ « scalaire » (sans direction privilégiée) qui remplirait tout l’espace et avec lequel les particules élémentaires interagiraient. Toutes les particules qui nous composent et notre environnement en acquerraient trop à travers ce champ. La prédiction de l’existence du boson est la conséquence de ce champ. Alors la recherche de cette particule est lancée…
François Englert © Belge
Pourquoi tant de temps pour terminer ? Entre autres, parce que le boson BEH ne peut être détecté qu’en analysant le produit de sa désintégration. C’est un peu comme essayer de reconstituer la forme d’un vase à partir de ses morceaux après qu’il se soit cassé ! Il a fallu concevoir une machine gigantesque, le LHC (grand collisionneur de hadrons) et des détecteurs extrêmement précis (Atlas et CMS). De nombreux scientifiques belges ont participé à la conception, à la construction et à la collecte de données de l’expérience CMS.
Un an après la projection au CERN en octobre 2013, le prix Nobel a été décerné à Peter Higgs et François Englert (Robert Brout est décédé en mai 2011).
Et le futur ?
Depuis une dizaine d’années, CMS et Atlas étudient les propriétés du boson BEH. Nous connaissons maintenant précisément sa masse, ses modes de production et ses modes de décroissance les plus fréquents. CMS et Atlas ont publié plus d’une centaine d’articles scientifiques sur l’étude du boson BEH. « Cette découverte du boson confirme notre compréhension du monde microscopique. Grâce à ce mécanisme introduit par Brout et Englert, nous pouvons inclure les termes de masse dans notre modèle. Ce qui est fondamental, nous savons tous par exemple qu’un électron, une particule élémentaire , a une masse différente de zéro., expliquent les spécialistes bosons de l’ULB. Mais il reste encore de nombreuses questions fondamentales auxquelles il faut répondre avec ce modèle. Quelle est la nature de la matière noire ? Pourquoi notre monde est-il fait de matière et non d’antimatière ? “Une nouvelle recherche approche pour compléter le modèle et nous pensons que le boson scalaire joue un rôle important. »
En 2025, les expériences CMS et Atlas continueront à enregistrer des données. Après une pause et une mise à niveau, la phase 2 du LHC débutera et accumulera dix fois plus de données que la précédente. Il étudiera plus en détail les propriétés du boson et découvrira peut-être les signes d’une nouvelle physique.