Examinez le potentiel de Higgs V(Φ)=μ2Φ†Φ+λ(Φ†Φ)2, regardez le vide se déplacer vers une valeur non nulle v=−μ2/λ quand μ2<0, et reliez cela à la génération de masse des bosons W et Z.
Recherche
Matériel
Canevas de projection 3D du champ et du potentiel (orientable)
Curseur « intensité » (couplage du champ)
Curseur « échelle d'énergie »
Boutons « pause » et « réinitialiser la vue »
Protocole
Lire la forme du potentiel
Faites pivoter la vue 3D et examinez le potentiel : pour μ2>0 il n'a qu'un minimum à l'origine, mais pour μ2<0 il devient un « chapeau mexicain » dont les minima forment un anneau à v=−μ2/λ≈246 GeV.
Balayer les paramètres
Déplacez les curseurs d'intensité et d'échelle d'énergie et observez la valeur du vide et les masses des bosons réagir : mW=21gv et mZ=21g2+g′2v croissent avec v alors que le photon reste sans masse.
Interpréter le mode d'excitation
Mettez le modèle en pause et distinguez les deux modes du potentiel en anneau : les oscillations le long de l'anneau ne coûtent rien (les modes de Goldstone sans masse absorbés par W et Z), tandis que les oscillations radiales ont une masse — cette excitation radiale est le boson de Higgs, mh≈125 GeV.
Simulation
Histoire de l’expérience
En 1964, trois groupes — François Englert et Robert Brout, Peter Higgs, puis Gerald Guralnik, Carl Hagen et Tom Kibble — montrèrent indépendamment comment la brisure spontanée de symétrie pouvait donner une masse aux bosons de jauge sans détruire l'invariance de jauge. Steven Weinberg et Abdus Salam intégrèrent le mécanisme à la théorie électrofaible en 1967, qui prédit les masses W et Z mesurées au CERN en 1983.
Le 4 juillet 2012, les collaborations ATLAS et CMS du Grand collisionneur de hadrons annoncèrent un nouveau boson vers 125 GeV aux propriétés compatibles avec le Higgs ; Englert et Higgs reçurent le Nobel 2013 (Brout étant mort en 2011). L'étude de précision des couplages du boson — y compris son auto-couplage — reste un programme actif du LHC.