Dans le rétro : il y a dix ans, le monde scientifique mettait la main sur le "boson de Higgs", véritable Graal des physiciens

Le boson découvert. Dans le cyclotron géant, les particules se sont fracassées et le boson a été démaqué. Il s’agit là ni plus ni moins d’un véritable big bang pour la science. Explications.

Le boson BEH. Il était activement recherché celui-là. Car il manquait cette pierre, cette particule, ce pivot, cet élément essentiel permettant de donner une masse à toute matière existante dans l’univers, pour pouvoir aller plus loin dans la compréhension du monde qui nous entoure.

L’origine de la matière, les forces qui nous gouvernent. C’est que 95% de la matière environnante nous est… inconnue. On l’appelle "la matière sombre" ou encore "l’énergie noire". Elle nous est secrète notamment car on ne connaît pas la masse des particules qui la composent.

Bref, le boson orchestrerait tout l’univers. Pour la trouver, cette " particule de Dieu " -c’est aussi son autre petit nom —, et de là lever cette lourde pierre d’achoppement à la bonne tenue des recherches futures, il va falloir débusquer des particules élémentaires. Qui existaient au moment du big bang et qui ont depuis disparu. Nous allons y venir.

Notez que le boson représentait une clé de voûte sur laquelle une grande partie de la physique contemporaine d’avant 2014 se fixait, émettait des hypothèses, sans en avoir néanmoins la certitude absolue, faute de l’avoir vue. Ne pas le trouver aurait plongé le monde de la physique dans une profonde remise en question.

Retour dans le temps. Nous sommes en 1961. François Englert et son ami – et mentor —, l’Américain Robert Brout (décédé en 2011 à Linkebeek) commencent des recherches en physique des particules. Ils émettent l’hypothèse de l’existence de ce fameux boson. Commencés aux USA, ils poursuivront leurs travaux en Belgique. Et donc dès 1961, " Nous avons écrit la formule de masse qui est toujours la bonne. Mais nous ne voulions pas la publier. Et je suis d’ailleurs très content qu’on ne l’ait pas fait " dira notre prix Nobel de physique dans une interview de 2013.

Parallèlement, un autre physicien, de l’autre-côté de la Manche, a la même intuition. Cet homme, c’est Peter Higgs. En 1964, les trois scientifiques publieront leurs travaux sur le même thème. Ils ont l’idée, donc, qu’une particule serait la clé qui permettrait de comprendre beaucoup mieux toutes les autres. Mais faut-il encore la trouver.

Et comment mettre la main sur cette fugace "particule de Dieu" ? Ni plus ni moins qu’en revenant... au début du monde. Au tout début. L’Homme va créer des machines pour cela. Et c’est sur la frontière franco-suisse que cela va se passer. Au CERN. Là, il y a, à 100 mètres sur la surface, un énorme cyclotron. Le LHC (grand collisionneur d’hadrons). Le plus grand et le plus puissant du monde. Un anneau d'une circonférence de 27 kilomètres. On y fait tourner à une vitesse folle des particules pour qu’elles entrent en collision entre elles. Des chocs à la vitesse de la lumière grâce à des milliers d'aimants supraconducteurs. 

Ce fameux boson ("fichue particule !", diront certains), dont on ne connaît pas encore la masse, ouvre un merveilleux champ de recherche pour tous les physiciens. La découverte, pièce manquante du "modèle standard" en physique, celui qui décrit toutes les règles fondamentales de la physique quantique, ouvre le champ des possibles. Elle va dès lors permettre d’expliquer des phénomènes comme les trous noirs, l’antimatière, les univers parallèles ou même la cinquième dimension. Après deux ans de travaux, l’accélérateur de particules reprendra du service en 2015.

Depuis, les chercheurs sont néanmoins toujours en proie à des zones d’ombre et de nombreuses questions sur le fonctionnement de l’univers, comme le souligne le Huffington Post. On estime que 30 fois plus de bosons de Higgs ont été découverts depuis dix ans.

Le LHC du CERN entame sa troisième phase de recherches. En continu pour environ quatre ans. Des expérimentations sont toujours en cours, pour mieux comprendre notre boson, l’étudier, voir s’il peut se dupliquer… Il ne parvient toujours pas à rendre compte de la nature de la matière noire, à expliquer l’accélération de l’expansion de l’Univers (et son sort, aussi...), l’antimatière…

Il est aussi question de cerner aussi le boson W., un autre nouveau venu, et dont la masse pourrait remettre en cause le "modèle standard" de physique quantique.

La recherche fondamentale doit beaucoup à François Englert et ses acolytes. Le boson, qui fête les dix ans de sa découverte aujourd’hui et théorisé il y a une cinquantaine d’années, continue d’alimenter bien des débats, l’imagination sans limite et les travaux des physiciens et chercheurs de l’univers entier.