Contribution à l'étude de la phénoménologie du modèle supersymétrique standard minimal avec ou sans violation de CP

Abstract

Même si le Modèle Standard (MS) est en accord parfait avec les mesures expérimentales, il n’est certainement pas la théorie ultime décrivant les particules et leurs interactions. De nombreuses extensions du MS ont été étudiées aux cours des deux dernières décennies, dont les plus connues sont le Modèle à deux Doublets de Higgs (2HDM) et le modèle Standard supersymétrique Minimal (MSSM). Les expériences futures qui auront lieu au Large Hadron Collider’ (LHC) et au collisionneur linéaire international ‘(ILC)’ vont tester les modèles issus de la supersymétrie (MSSM), dans certains cas avec une précision de l’ordre du millième voire même plus. Ainsi, non seulement les particules SUSY vont probablement être produites (si elles ne sont pas très massives) mais leurs masses, couplages aux autres particules du modèle et rapports de branchement vont aussi être mesurés avec précision. Notre travail de thèse s’articule autour de l’étude dans le cadre du SUSY, de certaines observables susceptibles d’être mesurées auprès des collisionneurs LHC et ILC. Nous nous sommes intéressés dans un premier temps à l’étude de la phénoménologie de la troisième génération des quarks scalaires : (le top scalaire et le bottom scalaire). Dans certaines configurations de l’espace des paramètres du MSSM, la désintégration du quark scalaire (top ou bottom scalaire) en un quark plus léger et un boson de jauge (Z ou W±) peut avoir un rapport de branchement important. Nous avons évalué l’apport des corrections radiatives à ce processus au premier ordre de la série de perturbation tout en incluant l’émission réelle et virtuelle du photon et du gluon. Nous avons vu que les corrections électrofaibles peuvent être aussi importantes que les corrections de SUSY-QCS, et peuvent modifier la largeur de désintégration du quark scalaire. Dans le cas où le top ou le bottom scalaire peut se désintégrer en un boson de jauge chargé. Nous avons calculé l’asymétrie entre la largeur du top ou du bottom scalaire se désintégrant en W⁺ et la largeur du top ou du bottom scalaire se désintégrant en W⁻ normalisée à la somme des deux largeurs. En fit cette asymétrie est dûe à la présence de phase de violation CP dans les paramètres de brisure douce de SUSY. Nous avons montré que cette asymétrie peut être de l’ordre de quelques pourcents (0-8%). Une mesure de cette asymétrie serait un signal évident de la présence de violation de CP dans le MSSM. La désintégration du boson de Higgs chargé H± en une paire de boson de jauge W±Z ou W± peut donner lieu à un signal très claire si le W±γ et Z se désintègrent en leptons. Ses canaux des désintégrations du H± en W±Z ou W±γ sont générés à l’ordre d’une boucle et par la suite sont susceptibles d’avoir une faible largeur de désintégration. Nous avons évalué ces canaux de désintégration en incluant toutes les contributions du 2HDM et du MSSM à savoir les fermions standards, les charginos-neutrolinos, les bosons de jauge et de Higgs et aussi les quarks scalaires et leurs mélanges droite-gauche. Nous avons montré que dans le MSSM (respectivement 2HDM), le rapport de branchement du H± → W± Z peut être de l’ordre de 10⁻³ (respectivement 10⁻²). Nous avons étudié aussi les effets des phases de violation CP des paramètres de brisure douce de SUSY sur les rapports de branchement de H±→ W±Z, W±γ et trouvé qu’elles peuvent les modifier de manière significative. En fait, ses phases de violation CP peuvent générer une asymétrie importante entre la largeur de H⁺ → W⁺Z et de H⁻ → W⁻Z normalisée à la somme des largeurs, elle peut atteindre des valeurs de l’ordre de 60%.