Peter Ware Higgs (UK : /ˈpiːtə ˈhɪɡz/ ; Newcastle upon Tyne, 29 mai 1929) est un physicien britannique surtout connu pour avoir proposé, dans les années 1960, une rupture de symétrie dans la théorie électrofaible, expliquant l’origine de la masse des particules élémentaires en général, et des bosons W et Z en particulier. Ce mécanisme dit de Higgs prédit l’existence d’une nouvelle particule, le boson de Higgs, qui est souvent décrite comme « la particule la plus convoitée de la physique moderne ». Suite à la découverte au CERN en 2012 de la particule qui porte son nom, il a reçu le prix Nobel de physique en 2013.
Biographie et formation
Son père était ingénieur du son à la BBC. Comme Peter souffrait d’asthme pendant son enfance, et en partie aussi à cause du travail de son père, ils ont déménagé à plusieurs endroits. Plus tard, à cause de la Seconde Guerre mondiale, il a connu d’autres changements de résidence et, par conséquent, Higgs a manqué une bonne partie de l’enseignement de base et a donc été très souvent scolarisé à la maison. Lorsque son père a été affecté à Bedford, Higgs est resté avec sa mère à Bristol, où il a fréquenté la Grammar School, où il a été inspiré par les travaux de l’un des élèves de l’école, Paul Dirac, le père de la mécanique quantique moderne.
À l’âge de 17 ans, Higgs est entré à la City of London School, où il s’est spécialisé dans les mathématiques. Il a ensuite étudié au King’s College de Londres, où il a obtenu un diplôme de première classe en physique, suivi d’un cours de troisième cycle et d’un doctorat. Il est devenu Senior Research Fellow à l’université d’Édimbourg, puis a occupé divers postes à l’University College London et à l’Imperial College London avant de devenir professeur de mathématiques à l’University College London. Il est revenu à l’université d’Édimbourg en 1960 pour occuper le poste de professeur de physique théorique, ce qui lui a permis de s’installer dans la ville qu’il avait appréciée lorsqu’il y avait fait de l’auto-stop en tant qu’étudiant en 1949.
Travaux théoriques en physique
C’est à Édimbourg qu’il s’est intéressé à la masse, développant l’idée que les particules n’avaient pas de masse au début de l’univers, mais qu’elles en acquéraient une fraction de seconde plus tard à la suite d’une interaction avec un champ théorique, aujourd’hui connu sous le nom de champ de Higgs. Higgs a postulé que ce champ imprègne tout l’espace, donnant leur masse à toutes les particules subatomiques qui interagissent avec lui.
Si le champ de Higgs est supposé conférer une masse aux quarks et aux leptons, il ne représente qu’une infime partie de la masse d’autres particules subatomiques, telles que les protons et les neutrons. Dans ces derniers, les gluons, qui lient les quarks, confèrent la majeure partie de la masse de la particule.
Le théoricien américain d’origine japonaise Yoichiro Nambu, de l’université de Chicago, est à l’origine des travaux de Higgs. Nambu a proposé une théorie connue sous le nom de « rupture spontanée de la symétrie électrofaible », basée sur ce qui est connu pour se produire dans la supraconductivité de la matière condensée. Cependant, la théorie prédisait des particules sans masse (théorème de Goldstone), dont les résultats n’ont pas été clairement observés dans les expériences.
Higgs a écrit un court article qui a réussi à contourner le théorème de Goldstone, publié dans Physics Letters, une revue européenne publiée au CERN en 1964.
Higgs a ensuite rédigé un deuxième article, décrivant un modèle théorique (le mécanisme de Higgs), mais il a été rejeté (les éditeurs ont fait valoir qu’il n’avait « aucune pertinence évidente pour la physique »). Higgs a rédigé un paragraphe supplémentaire et a soumis son article à Physical Review Letters, une revue américaine, où l’article a finalement été publié la même année. Deux physiciens belges, Robert Brout et François Englert de l’Université libre de Bruxelles, étaient parvenus indépendamment à la même conclusion, et le physicien américain Philip Warren Anderson avait également remis en question le théorème de Goldstone.
Higgs a déclaré qu’il n’était pas heureux que la particule qui porte son nom soit également connue sous le nom de « particule de Dieu », car il n’est pas croyant, bien qu’il pense que la science et la religion peuvent être compatibles. Ce surnom du boson de Higgs est généralement attribué à Leon Lederman, mais il est en fait le résultat d’une erreur d’édition des publications de Lederman, car il voulait à l’origine l’appeler « The goddamn particle » (la particule de Dieu) en raison de sa difficulté à être détectée.
En 1980, une chaire de physique théorique a été créée à son nom. Il est devenu membre de la Royal Society en 1983 et membre de l’Institute of Physics en 1991. Il a pris sa retraite en 1996 en tant que professeur émérite à l’université d’Édimbourg.
Découverte du boson de Higgs
Le 4 juillet 2012, l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) a annoncé la découverte d’une nouvelle particule subatomique qui confirme avec une probabilité de plus de 99 % l’existence du boson de Higgs, communément appelé « particule de Dieu », une découverte fondamentale pour expliquer pourquoi la matière existe telle que nous la connaissons. ATLAS, l’une des deux expériences du CERN à la recherche du boson de Higgs, a confirmé l’observation d’une nouvelle particule, avec un niveau de confiance statistique de 6 sigma (supérieur à 99,99994%), dans la région des masses autour de 125 GeV. Cette mesure signifie que la probabilité d’erreur est de un sur trois millions, un chiffre officiellement suffisant pour confirmer une découverte.
Impact sur la communauté scientifique
Le jour même où le CERN a publié les résultats de la découverte (4 juillet 2012), l’astrophysicien britannique Stephen Hawking a estimé que Peter Higgs devrait remporter le prix Nobel de physique après la vérification de sa théorie sur le boson qui porte son nom.
« Ils indiquent très fortement que nous avons découvert le boson de Higgs », a déclaré Hawking à la BBC. C’est un résultat très important et Peter Higgs mérite le prix Nobel pour cela », a déclaré l’auteur de « Une brève histoire du temps ».
« Toutefois, dans une certaine mesure, il est dommage pour moi que cette percée en physique ait été réalisée par des expériences qui ont donné des résultats auxquels je ne m’attendais pas », a ajouté M. Hawking. « C’est pourquoi j’ai parié avec le physicien Gordon Kane de l’université du Michigan que la particule de Higgs ne serait pas découverte. Mais il semble que j’ai perdu 100 dollars », a avoué l’astrophysicien, avec un large sourire qui traduisait sa satisfaction d’avoir perdu son pari.
Peter Knight, président de l’Institut britannique de physique (IOP), a déclaré que « la découverte du boson de Higgs est aussi importante pour la physique que la découverte de l’ADN l’a été pour la biologie ». Il a ajouté que cette découverte ouvrait la voie à « une nouvelle aventure dans nos efforts pour comprendre la structure de l’univers ».
Pour le scientifique, cette nouvelle est « une réussite remarquable. Quinze années de collaboration internationale et de travail acharné pour la construction du Grand collisionneur de hadrons (LHC) ont porté leurs fruits », a-t-il déclaré.
Il a également déclaré que « cette annonce garantit que le modèle standard est correct et que nous pouvons maintenant commencer à explorer jusqu’où cette particule nous emmène et à approfondir le modèle standard ».
Prix Nobel de physique
Comme indiqué ci-dessus, la découverte du boson de Higgs a conduit le physicien Stephen Hawking à déclarer en 2012 que Higgs devrait recevoir le prix Nobel de physique pour son travail.
Un an plus tard, il a reçu le prix Nobel de physique 2013 « pour la découverte théorique d’un mécanisme qui contribue à notre compréhension de l’origine de la masse des particules subatomiques, et qui a été récemment confirmée par la découverte de la particule fondamentale prédite par les expériences ATLAS et CMS au Grand collisionneur de hadrons du CERN ».
Vie personnelle et opinions politiques
En 1963, Higgs a épousé Jody Williamson, une autre militante de la Campagne pour le désarmement nucléaire (CND). Leur premier enfant est né en août 1965. La famille de Higgs comprend deux fils : Chris, informaticien, et Jonny, musicien de jazz. Il a deux petits-enfants. Toute la famille vit à Édimbourg.
Higgs a milité au sein du CND à Londres, puis à Édimbourg, mais il a démissionné lorsque le groupe a étendu son mandat de campagne contre les armes nucléaires à une campagne contre l’énergie nucléaire. Il a été membre de Greenpeace jusqu’à ce que le groupe s’oppose aux organismes génétiquement modifiés.
Higgs a reçu le prix Wolf de physique en 2004 (partagé avec Robert Brout et François Englert), mais a refusé de se rendre à Jérusalem pour recevoir le prix parce qu’il s’agissait d’un événement d’État auquel assistait le président israélien de l’époque, Moshe Katsav, et que Higgs s’oppose aux actions d’Israël en Palestine.
M. Higgs était actif au sein de la section de l’université d’Édimbourg de l’association des professeurs d’université, par l’intermédiaire de laquelle il a milité pour une plus grande implication du personnel dans la gestion du département de physique.
Higgs, qui est athée, a dit de Richard Dawkins qu’il avait adopté un point de vue « fondamentaliste » à l’égard des non-athées. Plus tard, Higgs s’est dit contrarié par le fait que la particule de Higgs soit surnommée la « particule de Dieu », car il pense que ce terme « pourrait offenser ou confondre les personnes religieuses ». Ce surnom du boson de Higgs est généralement attribué à Leon Lederman, l’auteur du livre The God Particle : If the Universe is the Answer, What is the Question, mais ce nom est le résultat d’une suggestion de l’éditeur de Lederman : Lederman avait à l’origine l’intention de l’appeler la « satanée particule ».
Remerciements
Peter Higgs a reçu plusieurs prix en reconnaissance de son travail, notamment :