Soutenance de thèse : Quelques aspects de la violation-CP et interactions de jauges dans le modèle standard et au-delà

par Selim TOUATI

vendredi 4 oct. 2019, 14:00 → 17:00 Europe/Paris

Grand Amphithéâtre (LPSC)

Le modèle standard (MS) de la physique des particules est la théorie la plus précise connue pour décrire les constituants élémentaires de la matière et leurs interactions. Dès lors que ses 19 paramètres libres sont mesurés, on peut prédire toutes sortes de processus élémentaires avec une précision inégalée. Jusqu’à ce jour, aucune déviation significative par rapport au MS n’a été observée, ce qui en fait un véritable succès expérimental. Cependant, un certain nombre de pièces manquantes et de faits non compris nous amènent à penser que ce n’est pas la fin de l’histoire et que le MS serait une manifestation à basse énergie d’une théorie plus fondamentale. La recherche de nouvelle physique s’inscrit dans ce cadre. Parmi les pièces manquantes, on y trouve la baryogénèse électrofaible, ce mécanisme qui serait à l’origine de l’asymétrie matière-antimatière dans l’univers. D’après le modèle du big bang, matière et antimatière ont été créés en quantités égales, alors qu’aujourd’hui, la matière semble avoir pris le pas. Le MS n’inclut pas un tel mécanisme. En 1967, un physicien russe du nom d’Andrei Sakharov a établi trois conditions nécessaires pour que la baryogénèse puisse avoir lieu. Une de ces conditions stipule qu’il aurait existé des interactions violant les symétries C et CP. La violation CP existe déjà dans le MS. En effet, l’interaction faible peut violer CP (déjà observé) et certains arguments théoriques forts nous poussent à croire que l’interaction forte devrait pouvoir également violer CP, mais aucun processus de la sorte n’a encore été observé. En somme, il s’avère que la violation CP présente dans le modèle standard n’est pas suffisante pour expliquer l’asymétrie matière-antimatière. Par conséquent, un des défis de la recherche de physique au-delà du modèle standard est de trouver des sources de violation CP supplémentaires afin d’atteindre la quantité requise pour la baryogénèse. Dans cette thèse, nous nous penchons dans un premier temps sur quelques manifestations de la violation-CP, comme par exemple les moments dipolaires électriques (EDM) des particules élémentaires, à la fois dans le secteur faible en présence des masses des neutrinos (absentes dans le MS) ainsi que dans le secteur fort. Puis, dans un second temps, nous nous destinons à la construction d’une théorie effective pour bosons de jauges. Nous généralisons le lagrangien d’Euler-Heisenberg pour l’étude des interactions de photons, considéré comme l’archétype d’une théorie effective des champs, à des bosons de jauges d’algèbres de Lie arbitraires, plusieurs groupes de grandes unification ou encore des symétries mixtes.