Comment le boson de Higgs a ruiné la vie de Peter Higgs

Il y a dix ans, des scientifiques annonçaient l’une des découvertes les plus importantes de la physique : le boson de Higgs. La particule prédite 48 ans plus tôt était la pièce manquante du modèle standard de la physique des particules. La machine construite en partie pour trouver cette particule, le Large Hadron Collider (LHC) circulaire de 27 kilomètres au CERN près de Genève, avait tenu sa promesse en montrant des signaux provenant d’une nouvelle partie fondamentale de la nature, ce qui correspondait aux attentes pour le Higgs.

L’existence de ce minuscule objet a été suggérée pour la première fois par le physicien Peter Higgs en 1964. Pendant des années, la signification de la prédiction a été perdue pour la plupart des scientifiques, y compris Higgs lui-même. Mais peu à peu, il est devenu clair que le boson de Higgs n’était pas seulement un spectacle secondaire exotique dans le cirque des particules, mais l’événement principal. Il s’avère que la particule et le champ de Higgs associé sont responsables de donner de la masse à toutes les autres particules et de créer à leur tour la structure des galaxies, des étoiles et des planètes qui définissent notre univers et permettent à notre espèce. Les physiciens ont cru à cette histoire pendant de nombreuses décennies, mais cela n’a été prouvé que le 4 juillet 2012, lorsque les chercheurs de deux expériences au LHC ont annoncé leur découverte, confirmant la prédiction faite par Higgs il y a toutes ces années.

Mais la découverte, aussi passionnante scientifiquement qu’elle puisse être, a propulsé le timide Peter Higgs aux yeux du public. Lorsqu’il a reçu le prix Nobel de physique l’année suivante, Higgs a quitté son domicile à Édimbourg et a campé dans un pub de l’autre côté de la ville le jour de l’annonce afin que le comité des prix ne puisse pas le joindre. Dans son nouveau livre, le physicien Frank Close raconte l’histoire de Higgs et la grande idée du physicien Insaisissable : comment Peter Higgs a résolu le mystère des foules (Livres de base, 2022). Scientifique Américain a parlé à Close de la particule, de sa recherche et de l’homme qui a tout déclenché.

[An edited transcript of the interview follows.]

son livre s’appelle Insaisissable. Certes, le boson de Higgs lui-même était insaisissable, et il a fallu des décennies aux physiciens et plusieurs milliards de dollars pour le trouver. Mais Higgs l’homme apparaît aussi dans votre livre comme une personne insaisissable.

L’un des plus grands chocs que j’ai eus en l’interviewant a été lorsqu’il a déclaré que la découverte du boson était  » ruinée [his] La vie. » J’ai pensé : « Comment cela peut-il ruiner votre vie quand vous avez fait de belles mathématiques et qu’ensuite il s’avère que vous avez mystérieusement touché le pouls de la nature et que tout ce en quoi vous croyiez s’est avéré être vrai, et vous l’avez fait. » Prix ​​Nobel? Comment ces choses peuvent-elles être condamnées ? » Il a dit : « Mon existence relativement paisible a pris fin. Mon style est de travailler en vase clos et d’avoir parfois une idée brillante. » C’est une personne très réservée qui a été propulsée sous les feux de la rampe.

Je pense que c’est pourquoi la personne de Peter Higgs m’échappe encore même si je le connais depuis 40 ans.

Ils citent Higgs disant que cette idée est « la seule idée vraiment originale que j’aie jamais eue ». Pensez-vous que c’est vrai?

Oui, mais combien d’entre nous peuvent dire que nous avons même eu une idée vraiment géniale ? Il ne fait aucun doute qu’il a eu une idée vraiment géniale. En physique, les gens qui ont fait de très grandes choses ont tendance à faire beaucoup de grandes choses. Higgs est unique dans cet être et unique une seule fois. Il est facile de considérer cela comme de la chance, et la chance en faisait clairement partie. Mais vous devez reconnaître être au bon endroit au bon moment. Higgs avait passé deux à trois ans à vraiment essayer de comprendre un problème particulier. Et parce qu’il avait fait ce travail acharné et essayait toujours d’approfondir sa compréhension de ce concept très profond, lorsqu’un papier avec une question similaire est apparu sur son bureau, Higgs avait la réponse grâce au travail qu’il avait fait. Il dit parfois : « Je suis surtout connu depuis trois semaines de ma vie. » Je dis : « Oui, Peter, mais tu as passé deux ans à te préparer pour ce moment. »

La découverte du boson de Higgs est survenue près de 50 ans après que Higgs l’ait prédit, et il a déclaré qu’il ne s’attendait pas à ce qu’il soit trouvé de son vivant. Qu’est-ce que cela signifiait pour lui que la particule ait finalement été découverte ?

Il m’a dit que sa première réaction était le soulagement que cela ait été confirmé. A ce moment il sut [the particle existed] de toute façon, et il ressentit un profond sentiment d’appréhension à l’idée que la nature soit vraiment comme ça – puis de panique que sa vie était sur le point de changer.

Pourquoi la découverte de Higgs était-elle si importante ?

La découverte de Higgs était que la masse n’est pas inhérente aux particules. C’est le résultat de tout le cosmos. Cela se produit parce qu’il existe un certain nombre de choses qui font cela. Et l’aspect étrange et contre-intuitif de tout cela est que lorsque le vide [of space] complètement vide, il serait moins stable que si vous le remplissiez avec cette substance mystérieuse que nous appelons le champ de Higgs. C’est tellement contre-intuitif que je me demande si c’est pourquoi il a fallu si longtemps pour que cette idée émerge. Et nous savons maintenant que c’est vrai.

La plupart des gens ont entendu parler du champ électromagnétique. Lorsque vous ajoutez de l’énergie à un champ électromagnétique, vous pouvez l’exciter en photons. De même, il y a ce truc qu’on appelle le champ de Higgs. En principe, si nous pouvions lui appliquer suffisamment d’énergie, nous pourrions l’exciter et produire des bosons de Higgs. Le boson de Higgs et le champ de Higgs sont analogues aux photons et au champ électromagnétique.

Cependant, trouver une correspondance crée des millions de photons, mais pour créer un boson de Higgs, nous devons concentrer 125 milliards d’électrons-volts en un seul point, ce qu’ils ont fait au LHC. C’est pourquoi nous connaissons les photons depuis 100 ans et que nous n’avons découvert que récemment le boson de Higgs.

Dix ans se sont écoulés depuis la découverte du boson de Higgs, et certaines personnes ont déploré l’absence d’une découverte aussi excitante au LHC. Êtes-vous déçu qu’il n’y ait pas eu d’autre découverte très médiatisée après le Higgs ?

Cette découverte a été un moment décisif dans la culture humaine. C’est une découverte qui accompagnera la découverte de l’atome de Rutherford et du noyau atomique. C’est la découverte que nous sommes immergés dans cette essence encore mystérieuse, le champ de Higgs, qui conduit finalement à la structure de l’univers. S’attendre à ce que d’autres découvertes depuis lors répondent à cette norme négligerait à quel point celle-ci était profonde.

Quelles sont les perspectives pour les 10 prochaines années au LHC ?

Trouver le boson de Higgs, c’était comme escalader une montagne. Lorsque Higgs a fait son travail, nous ne savions même pas où se trouvait la chaîne de montagnes ni à quelle hauteur elle pouvait être. Le modèle standard de la physique des particules n’existait même pas. Il y avait une vague prise de conscience qu’il y avait un boson de Higgs quelque part sur ce pic qui serait en fait la preuve que toute cette structure était là. À la fin des années 1990, nous avions une idée de la hauteur de la montagne. Et puis nous avons finalement gravi ce sommet en 2012.

Maintenant, nous descendons de l’autre côté de la montagne, à travers les plaines, et elles s’étendent jusqu’à l’échelle de Planck [the minimum limit of the universe]. Si nous avons raison, il y a d’autres chaînes de montagnes quelque part dans les plans qui contiennent des particules supersymétriques ou de matière noire. Mais nous n’avons pas d’indication claire sur la distance que vous devrez parcourir à travers les plaines pour voir ces nouvelles chaînes de montagnes. C’est la différence entre où nous sommes maintenant et où nous avons été pendant des décennies. Nous n’avons aucun moyen convaincant de dire jusqu’où nous devons aller. C’est insaisissable.