Raffaele Tito D’Agnolo, du Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives, et Daniele Teresi, du CERN, ont proposé une nouvelle théorie pour expliquer à la fois la masse étonnamment faible du boson de Higgs et les propriétés de symétrie déroutantes de la force forte.
Une impression d’artiste d’un multivers. Crédit image : Jaime Salcido / Collaboration EAGLE.
Le boson de Higgs est un boson neutre de spin zéro dont l’hypothèse a été avancée en 1964 par Peter Higgs.
Sa découverte en 2012 a fait date dans l’histoire de la physique. Elle a expliqué quelque chose de fondamental : comment les particules élémentaires qui ont une masse obtiennent leur masse.
Mais elle a également marqué quelque chose de non moins fondamental : le début d’une ère de mesure détaillée des propriétés de la particule et de découverte de ce qu’elles pourraient révéler sur la nature de l’Univers.
L’une de ces propriétés est la masse de la particule, qui, à 125 GeV, est étonnamment faible. De nombreuses théories ont été proposées pour expliquer cette petite masse, mais aucune n’a jusqu’à présent été confirmée par des données.
Dans leur nouvel article, le Dr D’Agnolo et le Dr Teresi proposent une théorie qui explique à la fois la légèreté du boson de Higgs et une autre énigme de physique fondamentale.
Selon cette théorie, dans ses premiers instants, l’Univers est une collection de nombreux univers, chacun ayant une valeur différente de la masse de Higgs, et dans certains de ces univers, le boson de Higgs est léger.
Dans ce modèle multivers, les univers avec un boson de Higgs lourd s’effondrent dans un big crunch en un temps très court, tandis que les univers avec un boson de Higgs léger survivent à cet effondrement.
Notre Univers actuel serait l’un de ces univers de Higgs légers survivants.
De plus, le modèle, qui inclut deux nouvelles particules en plus des particules connues prédites par le modèle standard, peut également expliquer les propriétés de symétrie déroutantes de la force forte, qui lie les quarks ensemble en protons et neutrons, et les protons et neutrons en noyaux atomiques.
Bien que la théorie de la force forte, connue sous le nom de chromodynamique quantique, prédise une rupture possible dans les interactions fortes d’une symétrie fondamentale appelée symétrie CP, une telle rupture n’est pas observée dans les expériences.
L’une des nouvelles particules du modèle peut résoudre ce problème dit de CP fort, rendant les interactions fortes symétriques en CP.
De plus, cette même nouvelle particule pourrait également expliquer la matière noire qui est censée constituer la majeure partie de la matière de l’Univers.
Le jury n’a pas encore décidé si ce nouveau modèle, ou l’un des nombreux autres modèles proposés pour expliquer la masse du boson de Higgs ou le problème de la symétrie CP, sera accepté.
“Chaque modèle a ses avantages et ses limites”, a déclaré le Dr Teresi.
“Notre modèle se démarque parce qu’il est simple, générique et qu’il résout d’un seul coup ces deux énigmes apparemment sans rapport.”
“Et il prédit des caractéristiques distinctives dans les données des expériences qui visent à rechercher la matière noire ou un moment dipolaire électrique dans le neutron et d’autres hadrons.”
L’article a été publié dans le journal Physical Review Letters.
