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Physicien britannique né en 1929, Peter Higgs a donné son nom à l'une des particules les plus célèbres de la science moderne. Son idée des années 1960 n'a été confirmée par l'expérience qu'un demi-siècle plus tard. Ce quiz retrace son parcours, de ses années de formation à ses distinctions, puis explore le boson lui-même : sa masse, son champ, sa traque dans les grands accélérateurs et les images qui servent à l'expliquer.
Les 30 questions avec réponses et explications. Jouer au quiz
Q 01Grâce à quel accélérateur l'existence du boson de Higgs est-elle confirmée en 2012 ?
LHC
La particule avait été postulée dès 1964, soit près d'un demi-siècle avant cette confirmation expérimentale.
Q 02Le boson de Higgs est une particule élémentaire de quel cadre théorique ?
Modèle standard
Il naît de l'excitation d'un champ qui donne leur masse à certaines particules, notamment celles de la matière ordinaire.
Q 03Dans quelle ville d'Écosse le physicien Peter Higgs meurt-il le 8 avril 2024 ?
Édimbourg
Il y a longtemps tenu une chaire de physique à l'université, avant d'en devenir professeur émérite.
Q 04En quelle année Peter Higgs reçoit-il le prix Nobel de physique ?
2013
La récompense suit de peu la confirmation expérimentale de la particule qu'il avait prédite près de cinquante ans plus tôt.
Q 05Quelle particule n'acquiert aucune masse du tout malgré le champ de Higgs ?
Photon
Pourquoi chaque particule reçoit une masse différente reste une question ouverte, que la seule théorie du boson de Higgs ne résout pas.
Q 06Pourquoi ne peut-on pas détecter directement le boson de Higgs ?
Existence trop brève
Les physiciens n'observent que ses produits de désintégration, voire les produits de désintégration de ces derniers.
Q 07Quelle masse du boson de Higgs, en GeV/c², l'expérience ATLAS mesure-t-elle en 2023 ?
125,11
Cette mesure combine deux canaux de désintégration et atteint une précision de 0,09 %.
Q 08Avec quel physicien belge Peter Higgs partage-t-il le prix Nobel de physique ?
François Englert
Le prix, annoncé un 8 octobre, récompense leurs travaux sur l'origine de la masse.
Q 09Quel jour le CERN annonce-t-il avoir identifié un boson compatible avec celui de Higgs ?
4 juillet 2012
Le degré de confiance annoncé atteint 99,999 97 %, et deux articles scientifiques suivent dès le mois de septembre.
Q 10Quelles expériences du CERN annoncent en décembre 2011 des excès autour de 124 à 126 GeV ?
CMS et ATLAS
Ces excès, inférieurs à trois fois l'écart type, ne suffisaient pas encore à valider une découverte.
Q 11Quel est le symbole du boson de Higgs ?
H0
Ses constantes de couplage avec d'autres bosons massifs ont été mesurées avec une incertitude de 6 %.
Q 12Quels bosons de l'interaction faible reçoivent une masse non nulle par le mécanisme de Higgs ?
W et Z
Cette masse les distingue du boson de l'interaction électromagnétique, qui en est dépourvu.
Q 13À quelle substance épaisse compare-t-on le champ de Higgs que traversent les bosons massifs ?
Mélasse
En s'y frayant un chemin, ces particules acquièrent une masse effective ; à haute température, la substance se fluidifie.
Q 21Le boson de Higgs est à l'origine de la masse de quelle famille incluant quarks et électrons ?
Fermions
Ces particules interagissent avec le champ de Higgs, et c'est cette interaction qui se manifeste comme une masse.
Q 22Quelle part de la masse de la matière ordinaire est attribuable au champ de Higgs ?
1 %
La matière usuelle est faite d'atomes, eux-mêmes composés d'électrons et de nucléons, et les électrons sont très légers.
Q 23La rupture de symétrie proposée par Peter Higgs dans les années 1960 concerne quelle force ?
Électrofaible
Cette idée, avancée simultanément par d'autres chercheurs, explique l'origine de la masse des particules élémentaires.
Q 14Dans quelle ville anglaise Peter Higgs naît-il le 29 mai 1929 ?
Newcastle upon Tyne
Originaire du nord-est de l'Angleterre, il fait ensuite ses études secondaires à Bristol.
Q 15D'où provient l'essentiel de la masse des noyaux atomiques ?
Énergie de liaison entre quarks
Cette énergie, due à l'interaction forte, représente 99 % de la masse des protons et des neutrons.
Q 16Quel père de la mécanique quantique fut élève du même lycée de Bristol que Peter Higgs ?
Paul Dirac
Cet illustre prédécesseur a fortement inspiré le jeune Higgs dans son choix d'orientation universitaire.
Q 17Quel intervalle de confiance faut-il pour affirmer une découverte en physique des particules ?
5 σ
À ce niveau, la probabilité d'erreur tombe sous 0,000 06 %, ce qui impose de provoquer un très grand nombre de collisions.
Q 18Quel spin la théorie prédit-elle pour le boson de Higgs ?
0
Elle lui prête aussi une interaction avec lui-même par auto-couplage, mais elle ne prédit pas sa masse.
Q 19Pour quelle organisation le père de Peter Higgs travaillait-il comme ingénieur du son ?
BBC
Sa mère, de son côté, était femme au foyer.
Q 20Quel établissement londonien Peter Higgs intègre-t-il en 1947 pour étudier la physique ?
King's College
Il y prépare jusqu'en 1954 une thèse consacrée à la théorie des vibrations moléculaires.
Q 24Quel type d'objet céleste, numéroté 29470, porte le nom de Peter Higgs ?
Astéroïde
Un hommage de plus pour ce physicien déjà couvert de distinctions, dont le prix Wolf et le prix Sakurai.
Q 25En quelle année Peter Higgs quitte-t-il sa chaire de physique pour devenir professeur émérite ?
1996
Sa consécration internationale ne viendra que bien plus tard, avec la plus haute récompense de la physique.
Q 26La masse du boson de Higgs représente environ combien de fois celle du proton ?
133
Or une particule ne peut être observée dans un détecteur qu'à des énergies au moins égales à sa propre masse.
Q 27Dans quelle revue paraissent, le 17 septembre 2012, deux articles sur le boson découvert au CERN ?
Physics Letters B
Six mois plus tard, l'organisme confirme que la particule observée est bien, selon toute vraisemblance, celle que l'on cherchait.
Q 28Quelles expériences du Tevatron ont exclu une masse du Higgs comprise entre 156 et 177 GeV ?
CDF et DØ
Cette exclusion était établie à 95 % ; en mars 2012, une nouvelle publication du même collisionneur l'a encore renforcée.
Q 29En 2002, quelle probabilité le LEP laisse-t-il à une explication sans boson de Higgs ?
8 %
Deux ans plus tôt, la particule avait semblé apparaître dans cet accélérateur, mais la signification statistique était trop mince.
Q 30Sous quelle masse, en GeV, les expériences du LEP avaient-elles exclu le boson de Higgs ?
114,4
Cette limite basse était établie avec un intervalle de confiance de 95 %.