Le boson de Higgs récemment découvert, qui contribue à donner leur masse aux particules, aurait pu détruire le cosmos peu après sa naissance, provoquant l’effondrement de l’univers juste après le Big Bang. Mais la gravité, la force qui maintient les planètes et les étoiles ensemble, pourrait avoir empêché que cela ne se produise, selon les scientifiques.
En 2012, les scientifiques ont confirmé la détection du boson de Higgs, recherché depuis longtemps, également connu sous son surnom de « particule de Dieu », au Grand collisionneur de hadrons (LHC), l’accélérateur de particules le plus puissant de la planète. Cette particule contribue à donner une masse à toutes les particules élémentaires qui en ont une, comme les électrons et les protons. Les particules élémentaires qui n’ont pas de masse, comme les photons qui composent la lumière, ne reçoivent pas de masse du boson de Higgs.
Les expériences qui ont détecté le boson de Higgs ont révélé qu’il avait une masse de 125 milliards d’électron-volts, soit plus de 130 fois la masse du proton. Cependant, cette découverte a conduit à un mystère : à cette masse, le boson de Higgs aurait dû détruire l’univers juste après le Big Bang.
C’est parce que les particules de Higgs s’attirent mutuellement à des énergies élevées. Pour que cela se produise, les énergies doivent être extraordinairement élevées, « au moins un million de fois plus élevées que ce que le LHC peut atteindre », a déclaré à Space.com le coauteur de l’étude, Arttu Rajantie, physicien théoricien à l’Imperial College de Londres.
Par contre, juste après le Big Bang, il y avait facilement assez d’énergie pour que les bosons de Higgs s’attirent. Cela aurait pu conduire l’univers primitif à se contracter au lieu de s’étendre, l’éteignant peu après sa naissance.
« Le modèle standard de la physique des particules, que les scientifiques utilisent pour expliquer les particules élémentaires et leurs interactions, n’a jusqu’à présent pas apporté de réponse à la raison pour laquelle l’univers ne s’est pas effondré après le Big Bang », a déclaré Rajantie dans un communiqué.
Un certain nombre de scientifiques avaient suggéré que de nouvelles lois de la physique ou des particules non encore découvertes auraient pu stabiliser l’univers face au péril posé par le boson de Higgs. Maintenant, Rajantie et ses collègues ont découvert que la gravité pourrait plutôt résoudre ce mystère.
La gravité est une conséquence des masses déformant le tissu de l’espace et du temps. Pour l’imaginer, pensez à la façon dont les boules de bowling déforment les tapis en caoutchouc sur lesquels elles s’assoient.
L’univers primitif était très dense car il n’avait pas encore eu l’occasion de se dilater beaucoup. Cela signifie que l’espace-temps était fortement courbé à l’époque.
Les calculs des chercheurs ont révélé que lorsque l’espace-temps est fortement courbé, le boson de Higgs augmente en masse. Cela aurait également augmenté la quantité d’énergie nécessaire pour que les bosons de Higgs s’attirent mutuellement, empêchant toute instabilité qui aurait pu faire s’effondrer l’univers primitif.
Maintenant que Rajantie et ses collègues ont révélé que l’interaction entre la gravité et le Higgs a joué un rôle majeur dans l’univers primitif, ils veulent en savoir plus sur la force de cette interaction. Cela pourrait inclure l’étude de la façon dont l’univers primitif s’est développé en utilisant les données des missions actuelles et futures de l’Agence spatiale européenne qui visent à mesurer le rayonnement de fond cosmologique, qui constitue les échos laissés par le Big Bang, a déclaré Rajantie. Elle pourrait également inclure l’étude des ondes gravitationnelles, qui sont des ondulations invisibles dans le tissu de l’espace-temps émises par des masses en accélération, a-t-il ajouté.
La recherche est détaillée dans l’édition du 17 novembre de la revue Physical Review Letters.
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