Un duo de théoriciens propose 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.
La découverte du boson de Higgs a marqué un tournant dans l’histoire de la physique. Elle a permis d’expliquer quelque chose de fondamental : comment les particules élémentaires qui ont une masse obtiennent leur masse. Mais elle a également marqué une étape non moins fondamentale : 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 petite. De nombreuses théories ont été proposées pour expliquer cette petite masse, mais aucune n’a jusqu’à présent été confirmée par des données. Dans un article qui vient d’être publié dans Physical Review LettersRaffaele Tito D’Agnolo, du Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), et Daniele Teresi, de l’Institut de recherche sur l’environnement et le développement (IRD), viennent de publier un article dansPhysical Review Letters . CERN proposent une nouvelle théorie pour expliquer à la fois la légèreté du boson de Higgs et une autre énigme de physique fondamentale.
Dans les grandes lignes, la théorie du duo fonctionne comme suit. 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 dotés d’un boson de Higgs lourd s’effondrent dans un big crunch en un temps très court, tandis que les univers dotés d’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 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 possible rupture, 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 de D’Agnolo et Teresi peut résoudre ce problème dit de CP forte, 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 forte, sera accepté.
“Chaque modèle a ses avantages et ses limites”, déclare Teresi. “Notre modèle se démarque parce qu’il est simple, générique et qu’il résout en même temps 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.”
D’autres propositions théoriques récentes visant à expliquer la masse du boson de Higgs sont les suivantes le modèle du champ de relaxation, un nouveau phénomène en cosmologie quantique et le modèle égoïste de Higsspour n’en citer que quelques-unes. Les théories plus anciennes et plus traditionnelles sont basées sur un boson de Higgs qui est une particule composite ou sur un nouveau type de symétrie appelé supersymétrie. Seuls le temps et les données nous diront lequel de ces modèles, le cas échéant, l’emportera.
Référence : “Naturalité glissante : Nouvelle solution à la forte… CPet Electroweak-Hierarchy Problems” par Raffaele Tito D’Agnolo et Daniele Teresi, 12 janvier 2022,Physical Review Letters.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.021803
