Les Bosons de Higgs et la Théorie Quantique des Champs
La théorie actuelle en physique des particules (ou modèle standard
) se nomme la théorie quantique des champs.
Dans ce modèle théorique à chaque
particule élémentaire de matière (fermion) ou d'interaction
(boson ) correspond un champs mathématique.
La théorie postule des principes de symétrie dans les équations
fondamentales de la physique ( on dit que la théorie est invariante de
jauge)
( ceci a permis, entre autre, de découvrir d'autres particules élémentaires
et de mieux comprendre leurs interactions )
Or pour que ces équations soient valables il faut absolument qu'elles
s'appliquent à des particules de masse nulle.
Donc les théoriciens ont postulé, que les particules élémentaires
avaient au départ une masse nulle et qu'elles ont acquis leur masse par
interaction avec une autre particule, le fameux bosons de Higgs ( ou son champs
associé le champs de Higgs)
Si actuellement on "voit" plus les bosons de Higgs c'est parce que ceux -ci se manifestent seulement à très très haute énergie
Les bosons
de Higgs en astrophysique d'après le modèle standard de la cosmologie
,
Au tout début de l'Univers,
bien avant qu'il n' atteigne sa première seconde,
il n' y avait pas de matière pas de lumière mais un vide quantique
remplit d' un champs de Higgs
Celui ci est était dans un état "super refroidi" (ceci
entraine une gravité répulsive ).
Puis il y a eu une " brisure de symétrie" suite aux fluctuations
quantiques de ce champs, et cela à permis la création de la lumière
( photons) et de la matière ( quarks , électrons , neutrinos etc..)
Les
bosons de Higgs : 4 articles du journal Libération
Le
boson de Higgs : " Les raisons d'une quête" Le Monde
Théorie Quantique des Champs et Symétries
Les théories de Jauge et la nécessité théorique des symétries.
La Théorie
Quantique des Champs , est le principal édifice conceptuel
et opérationnel de la Physique Théorique contemporaine
s' appuye à la base sur les notions de symétries et de conservations de
symétries dans les lois et équations fondammentales de la physique. Elles
s'appliquent en particulier aux fonctions et opérateurs de la mécanique
quantique.
La conservations des symétries permet que les équations qui décrivent
les lois physiques soient invariantes par rapports à des changements des coordonnées,
de vitesses, des phases, d' énergie, etc... et soient valables en tout point
de l' Univers.
Pour cela , il est impératif d'immuniser les équations qui décrivent les lois
physique contre tout changement arbitraire de variables il faut donc les symétriser.
C'est à dire rendre la structure générale des équations totalement indépendante
du choix des coordonnées externes et internes.
En terme plus technique on dit que les lois physiques doivent être invariantes
par rapport à des variations de jauge locale ou plus précisemment qu'il faut
rendre le lagrangien invariant
de jauge avec invariance de type locale.
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Les transformations peuvent prendre la forme globale ou locale.
Exemple d' invariance globale : gaz composé d' un ensemble de particules massives qui subit une translation instantanée ou une rotation instantanée => les lois physiques qui décrivent ce gaz restent identiques.
Exemple d'invariance locale : on déplace une seule de ces particules, il y a eu un changement dans le système, celui ci doit être compensé par la création d'une interaction et donc d'après la théorie d' 'une particule vecteur de l'intéraction.(boson).
Les invariances pour les transformations globales sont associées a des
principes de conservation.(de l'énergie de la masse du spin etc..)
Les invariances pour les transformations locales (symétries locales)
requièrent l' introduction de force
donc de particules vecteur d 'interaction : ce sont les bosons ( photons,
mesons, gluons etc..).
Pour en savoir plus sur les symétries :
Cours sur les symétries de Mr. Franck Laloé pour le DEA de Physique Quantique
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