Le boson de Higgs (ou particule de Higgs) est une particule du modèle standard de la physique. Dans les années 1960, Peter Higgs a été la première personne à suggérer que cette particule pourrait exister. Le 14 mars 2013, les scientifiques du CERN ont confirmé provisoirement qu'ils avaient trouvé une particule de Higgs.
La particule de Higgs est l'une des 17 particules du modèle standard, le modèle de physique qui décrit toutes les particules de base connues. La particule de Higgs est un boson. On pense que les bosons sont des particules qui sont responsables de toutes les forces physiques. Les autres bosons connus sont le photon, les bosons W et Z, et le gluon. Les scientifiques ne savent pas encore comment combiner la gravité avec le modèle standard.
Le champ de Higgs est un champ fondamental d'une importance cruciale pour la théorie de la physique des particules. Contrairement à d'autres champs connus comme le champ électromagnétique, le champ de Higgs prend la même valeur non nulle presque partout. La question de l'existence du champ de Higgs était la dernière partie non vérifiée du modèle standard de la physique des particules et, selon certains, était "le problème central de la physique des particules".
Il est difficile de détecter le boson de Higgs. Le boson de Higgs est très massif par rapport aux autres particules, il ne dure donc pas très longtemps. Il n'y a généralement pas de boson de Higgs dans les environs car il faut beaucoup d'énergie pour en fabriquer un. Le Grand collisionneur de hadrons du CERN a été construit principalement pour cette raison. Il accélère deux groupes de particules à une vitesse proche de celle de la lumière (qui se déplacent dans des directions opposées), avant de les placer sur une trajectoire qui les fera entrer en collision les unes avec les autres.
Chaque collision produit un tourbillon de nouvelles particules qui sont détectées par des détecteurs à l'endroit où elles entrent en collision. Il n'y a encore qu'une très faible chance, une sur 10 milliards, qu'un boson de Higgs apparaisse et soit détecté. Pour trouver les quelques collisions qui présentent des traces du boson de Higgs, le LHC écrase des billions de particules et des superordinateurs passent au crible une énorme quantité de données.
Les bosons de Higgs obéissent à la loi sur la conservation de l'énergie, qui stipule qu'aucune énergie n'est créée ou détruite, mais qu'elle peut être transférée ou changer de forme. Tout d'abord, l'énergie commence dans le boson de jauge qui interagit avec le champ de Higgs. Cette énergie se présente sous la forme d'une énergie cinétique sous forme de mouvement. Une fois que le boson de jauge a interagi avec le champ de Higgs, il ralentit. Ce ralentissement réduit la quantité d'énergie cinétique dans le boson de jauge. Cependant, cette énergie n'est pas détruite. Au lieu de cela, l'énergie du mouvement va dans le champ et est convertie en énergie de masse, qui est l'énergie stockée dans la masse. La masse ainsi créée peut devenir ce que nous appelons un boson de Higgs. La quantité de masse créée provient de la célèbre équation d'Einstein E=mc2, qui stipule que la masse est égale à une grande quantité d'énergie (par exemple, 1 kg de masse équivaut à près de 90 quadrillions de joules d'énergie - la même quantité d'énergie utilisée par le monde entier en environ une heure et quart en 2008). Comme la quantité de masse-énergie créée par le champ de Higgs est égale à la quantité d'énergie cinétique que le boson de jauge a perdue en ralentissant, l'énergie est conservée.
Les bosons de Higgs sont utilisés dans une variété d'histoires de science-fiction. Le physicien Leon Lederman l'a appelé la "particule de Dieu" en 1993.
