Confrontation théorie/expérience à l’échelle du TeV – TH-EXP@TeV

L’objectif de ce projet est de rassembler les expertises de physiciens
théoriciens et expérimentateurs pour l’exploitation des données qui
seront disponibles dans les prochaines années en provenance du LHC
(Large Hadron Collider) au CERN et d’expériences en physique des saveurs
et en astroparticule, dans une tentative commune de percer les secrets
de la Physique au delà du Modèle Standard. A cette fin, nous nous
focaliserons sur les sujets suivants : (i) l’origine de la brisure de la
symétrie électrofaible et le problème de la hiérarchie des échelles de
masse ; (ii) la nature et les propriétés de la matière noire ; (iii) la
structure en saveur de cette nouvelle physique. Ce projet est porté par
deux partenaires, l’Institut de Physique Théorique (IPhT) a Saclay
(CEA/DSM) coté théorie, le Service de Physique des Particules (IRFU/SPP)
également a Saclay (CEA/DSM), coté expériences, avec deux groupes
impliqués dans la collaboration ATLAS auprès du LHC et dans l’expérience
HESS de recherche de signaux indirects de matière noire dans les rayons
cosmiques gamma de haute énergie.

Le programme scientifique de ce projet est le suivant :

Mettre en évidence des signatures de scénario de Nouvelle Physique au
collisionneur LHC en rapport avec les problèmes de brisure de symétrie
et de hiérarchie ; mettre des nouvelles contraintes sur ces scenarios
(et éventuellement en exclure ou en valider) a partir des données
expérimentales a venir. Les scenarios considérés sont les extensions
supersymétriques du Modèle Standard, les modèles avec dimensions
supplémentaires et les modèles dits de « Little Higgs ». Des outils
expérimentaux et théoriques seront développés pour l’analyse et
l’interprétation des données ; Des outils theoriques feront appel a des
approches « modèle – indépendantes » basées sur les techniques de
lagrangien effectif. Les signatures considérées seront les résonances
top-antitop et les résonances de haute masse avec un état final purement
leptonique (qui pourraient être détectées dans ATLAS après quelques mois
de prise de données seulement) ainsi que des événements de supersymétrie.

Contraindre la nature et les propriétés de la matière noire à partir des
informations combinées en provenance des expériences de détection
indirecte et directe ainsi que du LHC. Cela demandera en particulier des
études sur les prédictions des différents modèles de matière noire pour
la détection indirecte et une confrontation avec les données
expérimentales. Des résultats numériques stockés dans des bases de
données seront produits et mis a la disposition de la communauté de
physique des astroparticules (éventuellement avec les codes sources qui
ont permit de les engendrer). Nous nous intéresseront également a la
relation entre matière noire et d’autres problèmes cosmologiques comme
l’énergie noire et l’inflation.

Etudier et produire des nouvelles contraintes en provenance des
expériences de physique des saveurs sur les extensions les plus
répandues du Modèle Standard, en particulier les modèles de
supersymétrie. Explorer les possibilités d’observation de la violation
de saveur leptonique au LHC. Faire des études sur des contraintes de
saveur et des signatures au collisionneur de scenario de brisure forte
de la symétrie électrofaible.