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Ce que Hawking voulait vraiment dire

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Si vous êtes un passionné de science, cette semaine, vous avez probablement rencontré des titres affirmant que le physicien Stephen Hawking pense que le boson de Higgs provoquera la fin de l’univers.

C’est une fausse représentation à couper le souffle de la science. L’univers est sûr et le sera pendant très longtemps – pendant des milliards d’années.

Pour comprendre à quel point les paroles de Hawking ont été abominablement déformées, nous devons d’abord comprendre sa déclaration. Pour paraphraser un peu, Hawking a dit que dans un monde où le boson de Higgs et une autre particule fondamentale — le quark supérieur — ont les masses que les scientifiques les ont mesurées, l’univers est dans un état métastable.

Fondamentalement, métastable signifie « genre de stable. »Alors, qu’est-ce que cela signifie? Considérons un exemple. Prenez une queue de billard et posez-la sur la table de billard. Le signal est stable; il ne va nulle part. Prenez le même signal et équilibrez-le sur votre doigt. C’est instable; dans presque toutes les circonstances, le signal tombera.

L’analogie pour un objet métastable est un tabouret de bar. Dans presque toutes les circonstances, le tabouret restera là pour l’éternité. Cependant, si vous cognez le tabouret assez fort, il tombera. Lorsque le tabouret tombe, il est plus stable qu’il ne l’était, tout comme la queue de billard posée sur la table.

Maintenant, nous devons introduire l’univers et les lois qui le régissent. Voici un principe directeur important: L’univers est paresseux — une patate de canapé géante et cosmique. Si possible, l’univers trouvera un moyen de passer à l’état d’énergie le plus bas possible. Une analogie simple est une balle placée sur le flanc d’une montagne. Il descendra le flanc de la montagne et viendra se reposer au fond de la vallée. Cette boule sera alors dans une configuration stable.

L’univers est de la même manière. Après la création du cosmos, les champs qui composent l’univers auraient dû s’organiser dans l’état d’énergie le plus bas possible.

Il y a une condition. Il est possible qu’il y ait de petites « vallées » dans la pente énergétique. Alors que l’univers se refroidissait, il aurait pu être pris dans l’une de ces petites vallées. Idéalement, l’univers aimerait tomber dans la vallée plus profonde en dessous, mais il pourrait être piégé.

Ceci est un exemple d’état métastable. Tant que la petite vallée est assez profonde, il est difficile de sortir. En effet, en utilisant la physique classique, il est impossible d’en sortir.

Cependant, nous ne vivons pas dans un monde classique. Dans notre univers, nous devons prendre en compte la nature de la mécanique quantique. Il existe de nombreuses façons de décrire le domaine quantique, mais l’une des propriétés les plus pertinentes ici est « des choses rares se produisent. »En substance, si l’univers était piégé dans une petite vallée de métastabilité, il pourrait éventuellement sortir de la vallée et tomber dans la vallée plus profonde ci-dessous.

Alors quelles sont les conséquences du glissement de l’univers d’une vallée à l’autre ? Eh bien, les règles de l’univers sont régies par la vallée dans laquelle il se trouve. Dans la vallée métastable qui définit notre univers familier, nous avons les règles de la physique et de la chimie qui permettent à la matière de s’assembler en atomes et, finalement, nous.

Si l’univers glissait dans une vallée différente, les règles qui régissent la matière et l’énergie seraient différentes. Cela signifie, entre autres choses, que des particules telles que des quarks et des leptons pourraient être impossibles. Les forces connues qui régissent l’interaction de ces particules peuvent ne pas s’appliquer. En bref, il n’y a aucune raison de penser que nous existerions du tout.

Aurions-nous un avertissement si cette transition se produisait? En fait, nous n’aurions aucun avertissement. Si, quelque part dans le cosmos, l’univers faisait une transition d’une vallée métastable à une vallée plus profonde, les lois de la physique changeraient et s’éloigneraient à la vitesse de la lumière. Alors que l’onde de choc passait sur le système solaire, nous disparaissions simplement à mesure que les lois qui régissent la matière qui nous compose cessaient de s’appliquer. Une seconde, nous serions là; la suivante, nous serions partis.

Pour en revenir à la question initiale, que nous dit le boson de Higgs à ce sujet ? Il s’avère que nous pouvons utiliser le Modèle standard pour nous dire si nous sommes dans un univers stable, instable ou métastable.

Nous savons que nous ne vivons pas dans une situation instable, car nous sommes ici, mais les deux autres options sont ouvertes. Alors, quelle est la réponse? Cela dépend de deux paramètres: la masse du quark supérieur et la masse du boson de Higgs.

Si nous suivons notre compréhension du Modèle Standard, combinée à nos meilleures mesures, il apparaît que nous vivons dans un univers métastable qui pourrait un jour disparaître sans avertissement. Vous pouvez être pardonné si vous prenez cette déclaration comme une raison de vous adonner à une sorte de gâterie rare ce soir.

Mais avant de trop faire de folies, prenez garde à quelques mots de prudence. En utilisant le même modèle standard que nous avons utilisé pour déterminer si le cosmos est métastable, nous pouvons prédire combien de temps il faudra probablement à la mécanique quantique pour laisser l’univers glisser de la vallée métastable à la vallée stable: cela prendra des milliards d’années.

L’humanité n’existe que depuis environ 100 000 ans, et le soleil deviendra une géante rouge et incinérera la Terre dans environ 5 milliards d’années. Puisque nous parlons de l’univers existant comme un état métastable pendant des billions d’années, peut-être que l’abus de ce soir pourrait être une mauvaise idée.

Il est important de noter que la découverte du boson de Higgs n’a aucun effet sur le fait que l’univers soit dans un état métastable. Si nous vivons dans un cosmos métastable, c’est comme ça depuis la création de l’univers. La découverte du boson de Higgs n’a aucun effet sur le fait que l’univers soit dans un état métastable.

En revenant aux histoires médiatiques originales, trop hype, vous pouvez voir qu’il y avait un noyau de vérité et un baril plein d’hystérie. Il n’y a pas de danger, et il est tout à fait correct de reprendre avec un grand intérêt les reportages de la découverte et de la mesure minutieuse du boson de Higgs. Et, oui, tu dois aller travailler demain.

Une version de cet article a été publiée dans Fermilab aujourd’hui.

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