David Madore's WebLog: Comment vulgariser la théorie des particules (le modèle standard et le boson de Higgs) ?

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(mardi)

Comment vulgariser la théorie des particules (le modèle standard et le boson de Higgs) ?

Je sais qu'il n'est pas une bonne idée, sur un blog, de parler des choses qu'on va faire ou des textes qu'on va écrire, mais comme je ne finis pas le quart du dixième de ce que je commence (ou alors ça prend une éternité, comme ça m'a pris pour parler des octonions, et d'ailleurs je n'ai fait que le tiers de ce que j'avais prévu donc j'en ai encore deux tiers à faire derrière), peut-être que ça vaut quand même mieux parce qu'au moins j'arrive un peu mieux à finir les entrées où je parle de ce que je voudrais écrire que celles où je les écris vraiment. Bref.

La dernière fois que j'avais écrit quelque chose sur la physique fondamentale, j'avais laissé plein de choses en suspens, et au fil de la marche aléatoire (hautement récurrente) de mes intérêts passagers je suis revenu plusieurs fois travailler un bout de texte de vulgarisation sur la physique des particules et le modèle standard. Deux textes, même : l'un pour le très grand public, et un autre, sans doute plus original, pour tenter d'expliquer comment avec un tout petit peu de connaissances mathématiques — spécifiquement, d'algèbre linéaire et peut-être de théorie des groupes élémentaire — on peut déjà expliquer tout un tas de choses plus précisément que l'agitage de mains totalement « grand public » (j'avais déjà fait ça à propos des neutrinos, mais il y a un certain nombre de choses dans le même genre qu'on peut expliquer avec des maths pas trop compliquées, sans entrer dans les détails). Mais bon, mon intérêt va certainement passer à autre chose bien avant que j'aie fini l'un ou l'autre. (Généralement, quand je regarde la théorie quantique des champs, je finis par essayer de comprendre ce qu'est un instanton, par chercher à visualiser un sphaléron en train de se désintégrer, par essayer de comprendre ce qui se passe si on regarde un neutrino en train d'interagir avec un boson W en allant plus vite que le neutrino — ce qui est possible maintenant qu'ils ont une masse — de sorte qu'il paraisse tourner dans le sens inverse, et finalement par essayer d'imaginer à quoi ressembleraient 100g de neutrinos froids, et au bout du compte je me rends compte que je n'y comprends rien et que je ferais mieux de faire des maths.)

Du coup, pour ne pas que cette entrée soit complètement du vaporware, je voudrais quand même donner quelques liens sur lesquels je suis tombé sur le sujet. Ou peut-être plus précisément au sujet du boson de Higgs, parce qu'il y a eu beaucoup d'efforts faits par plein de gens différents pour expliquer (notamment aux contribuables qui ont payé pour le LHC) l'importance de cette découverte quand elle a été confirmée il y a trois ans environ — donc avec le recul on peut se demander qui a été le meilleur vulgarisateur.

D'abord, il y a cet exposé grand public de Sean Carroll (qui est d'ailleurs très amusant à écouter parler), et intitulé Particles, Fields and The Future of Physics. Je trouve qu'il est assez doué pour la vulgarisation, et en tout cas pour trouver des analogies pour expliquer des choses pas du tout évidentes à présenter au non-initié : la difficulté dans la vulgarisation est toujours surtout de trouver la bonne quantité de poussière à glisser sous le proverbial tapis — si on en laisse trop dehors, le public n'y voit plus rien, si on cache tout, le public repart avec des idées tellement fausses que c'est peut-être pire que s'il n'avait rien appris du tout. Il me semble que Sean Carroll trouve un très bon équilibre. Ce qui n'est pas du tout évident quand on parle du boson de Higgs ! Si on compare avec cet autre exposé, par Nima Arkani-Hamed (que j'ai déjà mentionné), aussi de vulgariation (peut-être un tout petit peu moins « grand public ») et sur un sujet proche, ce dernier rentre plus dans les détails précis de pourquoi le Higgs doit exister, il critique d'ailleurs (à partir de de 1h08min dans la vidéo) diverses métaphores utilisées pour vulgariser le rôle de ce boson, moi je trouve son exposé très intéressant parce que je sais un peu de quoi il s'agit, mais au final je ne sais pas si c'est vraiment éclairant pour le profane. Je veux bien que mes lecteurs qui ont la patience de regarder les deux vidéos me disent laquelle est la meilleure vulgarisation — ou si vous en trouvez d'autres du même genre à comparer. (Pour ceux qui ne veulent pas y passer des heures, cette vidéo de physiciens de l'université de Nottingham — qui font de la vulgarisation sur YouTube sous le nom Sixty Symbols, et c'est en général assez réussi, parle du Higgs en 12 minutes, mais ils reconnaissent explicitement que c'est très difficile de faire passer un message utile en si peu de temps et sans mathématiques.)

Si vous n'aimez pas les vidéos, j'ai repéré des bons textes de vulgarisation de Matt Strassler : ici une FAQ sur le boson de Higgs, qui est bien faite mais sans doute pas le plus intéressant : j'aime surtout bien sa récapitulation des particules décrites par le modèle standard et son compagnon, ce que ces particules seraient si le champ de Higgs était nul (ce qui a d'ailleurs peut-être été le cas très tôt après le Big Bang), je trouve ça extrêmement éclairant.

Enfin, pour ceux qui connaissent déjà un peu de théorie quantique des champs, cet article est ce que j'ai trouvé de mieux comme survey clair et concis du modèle standard (en fait, une des choses que j'aimerais expliquer, c'est qu'on peut réussir à lire pas mal d'information dans une telle description sans connaître la théorie quantique des champs, juste avec des notions d'algèbre linéaire et multilinéaire, mais évidemment pour ça il faut un petit dictionnaire, qui, s'il est plus simple qu'un cours de théorie quantique des champs, est néanmoins non-trivial notamment parce qu'il y a pas mal de notations à expliquer).

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