HISTORIQUE

1896	Becquerel découvre la radioactivité.
1911	Bayer, Hann et Meitner mettent en évidence l de la radioactivité ß qui révèle l'existence d'une force inconnue jusqu'alors : l'interaction faible.
1934	Fermi établit la première théorie de l'interaction faible qui, par analogie avec les photons de l'interaction électromagnétique, est transmise par les bosons.
1961	Glashow découvre les outils mathématiques qui permettent de construire une représentation unifiée des interactions électromagnétique et faible.
1967	Salam et Weinberg complètent la théorie de Glashow en expliquant pourquoi les bosons W et Z° de l'interaction faible ont une masse alors que les photons n'en possèdent pas.
1983	Rubbia découvre au C.E.R.N. les bosons W et Z° avec des masses conformes aux prédictions de Salam et Weinberg. C'est la plus belle confirmation de la théorie de l'électrofaible

La découverte des bosons W et Z°	L'interaction faible	Violation de parité
Le principal moyen dont disposent les physiciens des particules pour confirmer meurs théories est de détecter, dans "les collisionseurs", les particules qu'elles prédisent. Ainsi, pour confirmer la théorie électrofaible, il était essentiel de mettre en évidence les bosons W et Z°. Ceux-ci furent découverts en 1%983, au C.E.R.N., par l'équipe de Carlo Rubbia, avec des masses conformes aux prédictions de la théorie unifiée de Weinberg, Salam et Glashow (81 GeV/c² pour W⁺ et W^- et 93 GeV/ c² pour Z°). Ces bosons ont une durée de vie très courte, et ce qu'on observe est le produit de leur désintégration. Par exemple un boson W^-crée lors d'une collision proton-antiproton se désintègre en un neutrino v et un positron e⁺ (l'anti particule de l'électron) très énergétique. David Bailin, professeur de l'université du Sussex (Grande-Bretagne), traduit de l'anglais par Laurence Varga	En 1899, le physicien britannique Ernest Rutherford distingue 2 types de rayonnement émis par les substances radioactives et leur donne les noms de a et b. Le spectre des électrons (la variation de leur nombre en fonction de leur énergie) émis lors de désintégrations b reste inexpliqué jusqu'à ce que le physicien suisse Wolfgang Pauli postule, en 1931, l'existence d'une particule neutre de masse très faible, "l'anti-neutrino", émise en même temps que l'électron. Fermi arrive à la conclusion qu'un tel processus est dû à une force jusqu'alors inconnue, dont il donne un premier modèle en 1934. Cette interaction est appelée interaction faible car la probabilité de désintégration b est très faible comparée à celles d'autres désintégrations. Au cÏur du Soleil, les protons fusionnent pour former des noyaux de deutérium selon des processus liés aux interactions faibles. Ces noyaux servent ensuite à l'édification de noyaux plus massifs L'énergie dégagée est emportée à 98% sous forme d'énergie lumineuse par les photons et pour les 2% restants sous forme de neutrinos. La détection des neutrinos solaires est un enjeu majeur de la physique des particules, car leur nombre et leur masse permettraient de valider ou d'infirmer le modèle standard du soleil ainsi que les modèles des théories unifiées. Laurence Varga	Si l'on observe une toupie en rotation et son image dans un miroir, les 2 images correspondent à des situations possibles dans la réalité. De façon analogue, si on observe la diffusion d'une particule chargée par le champ électromagnétique d'une autre particule et son image dans un miroir, il est impossible de distinguer le reflet du réel. L'interaction électromagnétique est invariante par parité. Si maintenant on s'interesse aux neutrinos mis lors de réactions de désintégrations dues à l'interaction faible, on constate que ces neutrinos sont "gauche"( comme s'ils tournaient sur eux-mêmes dans le sens inverse des aiguilles d'une montre); on n'observe jamais de neutrinos "droits". On peut distinguer dans ce cas l'image de l'objet réel? La désintégration d'un neutron n'est donc pas invariante par réflexion dans un miroir : l'interaction faible viole la propriété de parité. Bien que l'on soit parvenu à construire une théorie unifiée des interactions électromagnétiques et faible, le mécanisme qui est à l'origine de cette différence demeure inconnu. David Bailin, professeur de l'université du Sussex (Grande-Bretagne), traduit de l'anglais par Laurence Varga

Le mécanisme de Higgs

Toute particule véhiculant une interaction décrite par une théorie de jauge doit avoir une masse nulle, ce qui n'est pas le cas des bosons Z° des interactions faibles. La brisure spontanée de symétrie introduite dans la théorie électrofaible permet de générer des bosons de jauge massifs. Pour comprendre ce mécanisme, on peut effectuer l'analogie suivante : Considérons un récipient en forme de fond de bouteille de vin; il possède une symétrie autour de son axe central, à laquelle un observateur placé au point central O est sensible. Plaçons une bille en O. Comme il s'agit d'une position d'équilibre instable, une infime perturbation conduit la bille en un point P du cercle C au fond de la bouteille, hors de l'axe de symétrie. Ce point P est choisi "spontanément", et si on renouvelle l'expérience, la bille ira en un autre point Q de C. Vu depuis tout point de C, le récipient n'a plus de symétrie apparente; celle-ci devient cachée. La position de repos de la bille correspond à l'état fondamental (c'est-à-dire à l'état de plus basse énergie) d'un système en physique de la matière condensée et au vide en physique des particules. C'est un tel mécanisme qui explique, l'apparition d'une direction privilégiée dans un matériau ferromagnétique (celles des lignes joignant les 2 pôles d'un aimant droit) lorsque la température descend en dessous d'un certain seuil.

David Bailin, professeur de l'université du Sussex (Grande-Bretagne), traduit de l'anglais par Laurence Varga