Il y a un peu plus de 4 ans, précisément le 4 juillet 2012, dans le grand amphithéâtre du Cern, près de Genève, les physiciens du LHC annonçaient au monde la découverte du boson de Higgs. A priori, rien de commun avec le X, cette particule dont les premiers signes ont peut-être été observés fin 2015, et dont l’existence pourrait être confirmée tout prochainement. D’une part, le Higgs était attendu depuis des décennies, quand le « petit excès » rendu public le 15 décembre dernier a fait l’effet d’une véritable surprise. D’autre part si le premier signifiait que le modèle standard, l’actuelle théorie de l’univers élémentaire, était enfin complet, le second ouvrirait une nouvelle ère de l’exploration de l’infiniment petit.

Le cousin “obèse” du boson de Higgs ?

Et pourtant… Tout d’abord, selon certains théoriciens, si X il y a, celui-ci pourrait bien constituer une sorte de cousin obèse du boson de Higgs, cette particule qui, au sein du modèle standard, confère leur masse à toutes les autres.

Plus précisément, dans les années Soixante, une poignée de théoriciens parvient à fusionner sur le papier deux des quatre forces fondamentales : l’électromagnétique et l’interaction faible. Pour autant, contrairement au photon – la particule vectrice de l’électromagnétisme – les bosons W et Z, qui transmettent l’interaction faible, sont extrêmement massifs. Or cet embonpoint est incompatible avec une symétrie mathématique fondamentale (dite symétrie de jauge) sur laquelle la théorie électrofaible est fondée, au point de réduire cette dernière à un fatras d’incohérences mathématiques. Jusqu’à l’introduction d’une particule supplémentaire dans l’édifice, le boson de Higgs, dont l’effet dans les équations est de rendre compatible la symétrie de jauge avec la masse des W et Z.

La particule X pourrait être l’un des cinq bosons de Higgs prévus par certaines théories

Au-delà, les physiciens constatent que l’interaction de ces particules avec le Higgs revient à les affubler d’une masse. Ainsi, le “Higgs” ne rend pas seulement compatible les symétries de la théorie électrofaible avec le fait que le W et le Z ont une masse, il donne une raison à l’existence même de ces masses. Mieux encore : on se rendra compte par la suite qu’il explique de la même manière la masse des particules de matière, les quarks et les leptons.

Dans le cadre du modèle standard, une seule particule suffit pour remplir ce rôle. En revanche, plusieurs de ses extensions supersymétriques prévoient l’existence non pas d’un unique boson de Higgs, mais de cinq. Or selon plusieurs théoriciens, la particule X pourrait tout à fait constituer l’un d’entre eux.

Les premiers signes de la particule X ressemblent à ceux du boson de Higgs

Mais le lien entre les deux particules va au-delà. Ainsi, le signal naissant observé fin 2015 consiste en un petit excès de photons à l’origine d’une petite bosse dans les graphiques résumant les résultats expérimentaux. Or fin 2011, c’est exactement de la même manière que le boson de Higgs a commencé à se manifester. Et de même qu’aujourd’hui, il était alors impossible de dire si ces quelques particules de lumière surnuméraires constituaient les produits de désintégration d’une poignée de bosons de Higgs, ou bien une simple fluctuation des données. Ce n’est qu’à l’issue d’une prise de données supplémentaire que l’excès initial s’est transformé en un signal incontestable.

Faut-il y voir le signe que l’histoire est en train de se répéter, et que d’ici quelques semaines le X va finir de prendre corps dans le creuset de l’accélérateur géant ? « Il est impossible de nier qu’il y a une vraie proximité entre les deux observations, confirme un expérimentateur. D’où en partie l’excitation dans laquelle nous sommes depuis plusieurs mois. » Et dont tout le monde espère qu’elle explosera en apothéose dans le grand amphithéâtre du Cern avant la fin de l’été…

—Mathieu Grousson

 

Mathieu Grousson est un journaliste collaborateur de Science & Vie spécialiste de la physique fondamentale. Suivez son blog “Particule X” :

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• L’Univers n’est pas ce que l’on croit – Au sommaire de Science&Vie n°1184
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• Une nouvelle physique va naître — S&V n°1152 (2013) – acheter ce numéro. La découverte du boson de Higgs au LHC a ouvert plus d’interrogations qu’elle n’a apporté de réponses.

• Pourquoi le boson de Higgs n’est pas la fin de l’histoire – S&V n°1147 (2013) – Après la découverte du boson de Higgs, qui est venu compléter et confirmer le modèle standard des particules, certains s’interrogeaient sur la suite : est-ce la fin de la recherche en physique des particules ? Que non !

• La matière va enfin parler — S&V n°1129 (2011). Moment clou : tout le monde a les yeux rivés sur le LHC, qui confirmera enfin l’existence du boson de Higgs, des décennies après sa théorisation.

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Se pourrait-il que les aptitudes sociales des humains, notamment la communication verbale, aient les mêmes fondements génétiques que celles des insectes dits sociaux, comme les abeilles ?

Alors que le dernier ancêtre commun entre insectes et mammifères (dont Homo sapiens) a vécu il y a 670 millions d’années, une étude met en lumière pour la première fois un groupe de gènes communs entre ces deux branches du vivant qui, chez les humains, serait impliqué dans le développement du langage.

Une structure partagée entre insectes et mammifères

En vérité, cette étude de “génomique sociale” (social genomics) ne concerne pas seulement les humains mais des dizaines d’espèces, aussi bien d’insectes sociaux et non sociaux que de mammifères (dont les humains), toutes comparées aux abeilles (Apis mellifera), prises comme espèce de référence.

De plus, le résultat est un peu plus subtil qu’annoncé ci-dessus : il s’agit non pas à proprement parler d’un réseau de gènes identiques partagés par les abeilles et les mammifères, mais d’un motif commun de “régulation” entre gènes – les gènes eux-mêmes étant assez différents, car ils ont varié d’espèce en espèce au cours du temps.

Phéromones et fonctions cérébrales

Plus précisément, les abeilles et les mammifères partageraient un même type de dynamique biochimique entre des gènes intervenants, pour les premiers, dans la production et l’émission de phéromones spécifiques (phéromones d’alerte), pour les autres dans les structures cérébrales liées à des fonctions de communication avec leurs semblables.

Les chercheurs en ont déduit d’abord que les aptitudes sociales observées chez les insectes sociaux et chez les mammifères proviennent de leur dernier ancêtre commun – contrairement à l’hypothèse qu’elles se seraient développées indépendamment après la scission entre ces deux grandes branches (évolution convergente).

Entre abeilles et humains, un héritage commun ?

C’est ensuite, en guise de conclusion, que les chercheurs ont émis l’hypothèse osée d’un lien entre cet héritage génétique et le développement du langage chez les humains.

Une hypothèse basée sur une analyse de la nature de ce groupe de régulation génétique, mettant en jeu quelque 25 gènes, notamment son implication dans le développement de certains circuits cérébraux.

“Les circuits sous-tendant le langage chimiques des abeilles à miel et le langage verbal humain pourraient être des analogues génétiques” disent les chercheurs. Il reste à transformer cette hypothèse en certitude (ou à la contredire).

–Román Ikonicoff

 

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