Le mot "boson" s'est soudain invité dans le vocabulaire suite à l'annonce le 4 juillet 2012 par le CERN (plus précisément par les expériences ATLAS et CMS) de la découverte d'une nouvelle particule, de masse 125 GeV (125 fois la masse de l'atome d'hydrogène). Ses propriétés sont maintenant mieux connues, et correspondent aux attentes formulées près de 50 ans plus tôt.

Mais depuis bien longtemps le nom du boson pose problème. A la différence des mécanismes ou d’autres paramètres, la pratique n'est pas de donner des noms propres aux particules individuelles. On utilise soit une évocation (photon, pour la lumière, électron, pour l'électricité), soit un nom arbitraire proposé par les inventeurs (quarks). Pourtant, le nom "Higgs" fait l'objet d'un véritable matraquage médiatique. Peter Higgs déplore d'ailleurs publiquement l’occultation du rôle d'autres physiciens qui en résulte.

Cette appellation est d'autant plus curieuse que le boson scalaire fut proposé d'abord par François Englert et Robert Brout, suivis (quasi simultanément) par Peter Higgs. Leurs articles parfaitement complémentaires offrent une description fort complète. Un troisième article fut soumis par Guralnik, Hagen et Kibble quelques semaines après parution de l'article initial.

Une erreur de chronologie - 12 ou 13 ?

On peut se demander "d'où vient l'erreur?". Steven Weinberg, qui utilisa en 1967 le mécanisme de Brout-Englert-Higgs comme ingrédient essentiel du Modèle Standard (qui lui valut le Prix Nobel avec Glashow et Salam), accepte une partie de la responsabilité de cette erreur. En 1964, deux revues rivales avaient des numéros de volume proches (Physics Letters 12 et Phys. Review Letters 13 (PRL)), assez pour créer l'erreur (en outre, le premier article de Higgs traite d'autres aspects). Il confondit donc l'ordre des priorités. Un certain chauvinisme anglo-saxon, attisé par un système de compétition forcenée, n'aurait-il pas amplifié l'effet ?

Une solution sans polémique ? Plutôt que d'argumenter entre "Higgs", "B-E-H" ou d'autres noms plus compliqués encore, une description factuelle: "boson scalaire" est conforme à la tradition du domaine, et informative: c'est la toute première particule élémentaire scalaire (voir encadré ci-dessous) que l'on découvre ! Si l'on cherche un nom assorti d'un clin d’œil, le SMS (Scalaire du Modèle Standard), suggéré par une expérimentatrice de ATLAS, est plus précis encore.

Est-ce important ? Je ne suis guère partisan de nationalisme en sciences. Notre domaine est un exemple réussi de collaboration internationale ouverte, mais l'équité en est d'autant plus requise. C'est important au niveau plus local pour motiver les jeunes, élèves, étudiants ou chercheurs. C'est important aussi pour le soutien dont la communauté scientifique bénéficie, et en dernier ressort pour... le contribuable, qui finance la recherche fondamentale.

C’est d’autant plus important que ce manque de reconnaissance n’est pas unique : rappelons-nous que le chanoine Georges Lemaître (UCL) proposa avant Hubble la constante qui mesure l’expansion de l’Univers, mais son nom et son rôle pionnier en cosmologie sont trop souvent ignorés lorsque l’on se réfère à la "constante de Hubble".

Certaines autres motivations me paraissent par contre assez dérisoires : je doute fort que le comité Nobel soit influencé par ces considérations dans le choix des lauréats.

Cosmologie et Modèle Standard se rejoignent aujourd’hui, et constituent à la fois une réussite exceptionnelle et une source de nouveaux défis (comme la nature de la "matière noire". Les équipes de nos universités poursuivent une collaboration étroite). Un traitement plus équitable rejaillirait sur toute la communauté scientifique belge.

Il faut aussi se souvenir que ces travaux constituaient des innovations audacieuses, des ruptures avec les démarches existantes. Déjà difficile à l'époque, une telle audace est-elle encouragée par les modes d'évaluation actuels ? Peut-être aurons-nous l'occasion d'y revenir...

GLOSSAIRE

Pour ceux qui veulent aller plus loin :
Fermions, Bosons, Scalaires, Vecteurs et Spin

Toutes les particules élémentaires sont soit des bosons, soit des fermions.

Bosons : il est possible d'accumuler de nombreux bosons identiques "au même endroit" (nous disons "dans le même état") et d'obtenir ainsi quelque chose d'observable à l'oeil nu: par exemple, le faisceau d'un pointeur laser. Les bosons connus jusqu'ici étaient le photon (électromagnétisme), les bosons W et Z (interactions faibles), les gluons (interactions fortes), et le graviton (non encore observé directement).

Fermions : c'est le contraire, il leur faut "chacun leur place" et lorsque l'on ajoute des protons ou neutrons dans un noyau, ou des électrons dans un atome, ceux-ci se modifient considérablement... ce qui explique leurs différentes propriétés chimiques.

Spin : Une balle de tennis en vol peut tourner ou non sur elle-même, au choix du joueur : on parle d'effet ou, dans notre language, de "spin". Pour une particule élémentaire, le jeu est un peu différent, car le "spin" est propre à la particule, et non au joueur. Ainsi, un photon porte toujours une unité de spin.

On appelle "vecteurs" les particules qui portent une unité de spin, "tenseurs", ceux qui en portent deux...

Jusqu'ici, on n'avait pas trouvé de particule élémentaire sans spin. "Scalaire" veut simplement dire "sans spin"... l'équivalent d'une balle de tennis "sans effet".

Le mot "boson scalaire" définit ainsi un tout nouveau type de particule fondamentale, d'où son importance.

Les fermions (proton, neutron, électron, quarks ..) portent, eux, une demi-unité de spin.

Une manifestation tangible du spin : les photons (qui constituent la lumière, les ondes radio...) portent tous une unité de spin, mais l'orientation de cette rotation dépend de leur source : ainsi on peut utiliser des verres polarisants (Polaroid) pour éliminer, par exemple, un reflet sur l'eau.

Quelques références "web"

La "confusion" de Weinberg : ici.

Plus de détails :

Découvrez le boson : ici.
Annonce de la découverte du Boson de Brout-Englert-Higgs : ici.