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Le prix Wolf pour la physique 2004

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Le prix Wolf pour la physique pour l'année 2004 a été décerné à Robert Brout et François Englert de l'Université Libre de Bruxelles et Peter Higgs de l'Université d'Edimbourg pour leurs travaux fondamentaux en physique des particules élémentaires.

Ce prestigieux prix international a été créé par le Dr Ricardo Wolf en 1976. En 1961, le Dr Wolf fut nommé ambassadeur d'Israël à Cuba, pays qui est resté sa terre d'adoption jusqu'en 1973. Depuis 1978, cinq ou six prix ont été attribués chaque année à «des scientifiques ou artistes d'exceptions, indépendamment de leur nationalité, race, couleur, religion, sexe ou position politique, pour des accomplissements obtenus dans l'intérêt général de l'humanité et de l'entente cordiale entre les peuples» . La cérémonie a lieu chaque année dans le Chagall Hall du bâtiment de la Knesset à Jérusalem.

Au début des années soixante, lorsque les résultats de Brout, Englert et Higgs furent obtenus, il était déjà largement apprécié que les éléments qui gouvernent les phénomènes subnucléaires devraient être analogues à ceux qui entre dans la formulation des forces électromagnétiques et gravitationnelles, à la différence que, si l'action de ces dernières peut s'étendre jusqu'à l'infini, les forces subnucléaires sont elles de portée limitée. Malgré cette différence notable, était-il possible que toutes ces interactions reposent sur un même principe fondamental ? Tel était le problème posé par Brout, Englert et Higgs.

La physique est un ensemble d'idées, basées sur un nombre réduit de principes logiquement cohérents, que l'homme a développé pour tenter de fournir une description complète et quantitative de tous les phénomènes observés. La base conceptuelle de ce vaste programme remonte à Newton qui, il y a près de trois siècles, a proposé que la matière est composée de petites entités appelées particules qui interagissent les unes avec les autres.

De nos jours, les particules de Newton sont ce que nous appelons les particules élémentaires. Il y a dans la nature différentes sortes de particules qui interagissent entres elles via diverses forces dites fondamentales. Ces forces fondamentales peuvent être classée en deux catégories distinctes selon qu'elles sont de longue portée, telles la gravitation et l'électromagnétisme, qui agissent sur des particules quelle que soit la distance qui les sépare, ou des forces de courte portée qui se manifestent seulement lorsque les particules sont suffisamment proches. Ainsi, la force responsable de la radioactivité β ne se fait sentir qu'à des distances de l'ordre du centième de la taille d'un noyau atomique.

>La théorie proposée en 1964 par Brout et Englert, et indépendamment par Higgs, montra que, bien que de portées différentes toutes ces interactions peuvent être basées sur le même principe logique, et par la-même offrit la possibilité d'étendre aux forces de courte portée les lois alors connues associées aux forces de longue portée. Il était en effet admis que ces dernières sont liées à la propagation dans le vide d'une classe particulière de particules appelées bosons de jauge, qui sont émis et absorbés par les particules en interaction. Clairement, si les bosons de jauge pouvaient ne voyager que sur une distance finie, la force associée devrait être de portée limitée.

La découverte de base de Brout et Englert fut de montré que si le vide était structuré à la manière de certains systèmes familiers en physique des matériaux, la propagation de bosons de jauge serait entravée, un mécanisme analogue étant proposé par Higgs.

Par exemple un milieu ferromagnétique (un aimant potentiel) est composé d'atomes dont chacun se comporte comme un petit aimant. Nous pensons que, lorsque ces petits aimants sont alignés, l'intérieur du milieu ferromagnétique se comporte d'une manière analogue à la structure du vide de l'espace. Il est prédit que ces structures, tant en physique des matériaux qu'en physique des particules, portent en elles des excitations ou particules qui dans des circonstances favorables devraient pouvoir être observées. Mettre en évidence cette particule et ainsi sonder la structure du vide est ainsi un des objectifs d'un vaste programme expérimental à l'échelle mondiale et en particulier du grand accélérateur de hadrons ou LHC qui est actuellement en construction au CERN près de Genève.

Les bosons de jauge qui sont sensibles à la structure du vide peuvent seulement se propager sur une distance finie; ceux-ci sont responsables des forces de courte portée. Ceux par contre qui se propagent librement sont associés aux forces de longue portée. De cette manière il devint possible d'accommoder dans un cadre unique des forces qui semblaient auparavant très différentes. Ainsi le Modèle Standard de la physique des particules, dont les prédictions ont été vérifiées avec une précision inégalée et qui repose précisément sur cette idée. Au-delà de ce succès spécifique, l'édifice théorique élaboré par Brout, Englert et Higgs offre probablement un de ces rares et donc précieux principes logiques sur lesquels nous espérons pouvoir nous appuyer dans notre quête d'une compréhension rationnelle de notre univers.