E+e-e+e- √s ~ 1-5 TeV   ,   e √s ~ 0.8 e + e - μ+μ-μ+μ- √s ~ 0.5-3 TeV VLHC pp √s ~ 40,200 TeV LHeC ep ( 70 GeV,7 TeV ) √s ~ 1.4 TeV 20,100 TeV pp.

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1 e+e-e+e- √s ~ 1-5 TeV   ,   e √s ~ 0.8 e + e - μ+μ-μ+μ- √s ~ 0.5-3 TeV VLHC pp √s ~ 40,200 TeV LHeC ep ( 70 GeV,7 TeV ) √s ~ 1.4 TeV 20,100 TeV pp Machines futures à moyen-long terme Extension ILC cher faisabilite ?? Proposal très récent Emplacement : LHCB (?) à la fin du programme de physique (?) Design détecteur à faire Marie Jacquet - Branville 22 mai 2006 1 (DESY 06-006)

2 CLIC e+e+ e-e- √s ~ 1 à 5 TeV lumi ~ 10 34 - 10 35 cm -2 sec -1 Pas de source de puissance conventionnelle (klystron) à haute fréquence avec une puissance élevée Technique de l’accélération à double faisceau : 1 faisceau est accéléré à basse fréquence (sources de puissance usuelles) Puis est transformé pour produire une source de puissance haute fréquence Linac “court” ~ 30 km Gradiant accélérateur ~ 150 MV/m Haute fréquence ~ 30 GHz Forte puissance ~ 400 MW/m La puissance est ensuite transférée au faisceau principal ( Etude de faisabilite en cours à CTF3 ) ( CTF2 ) 2

3 Physique à CLIC Higgs standard CLIC : statistique + grande pour la production de Higgs qu’ à e + e - ( 500 GeV ) Mesures précises des couplages g Hff σ (e + e - ZH+H  ) (fb) 10 2 10 Etude de processus + rares Ex : production double higgs Mesure de g HHH ( M H = 120 GeV ) ~ 23% à 0.5 TeV ~ 10% à 3 TeV σ (e + e - HH  ) (fb) 10 -2 10 -1 1 1 g H μμ ( hep-ph/0412251 ) 3 ~ 15% à 0.8 TeV, 1 ab -1 ~ 4% à 3 TeV, 5 ab -1 ( M H = 120 GeV )

4 Physique à CLIC SUSY LHC + 1 TeV : J (sparticules masses intermédiaires) Tous les Higgs, squarks, gluino, qqs sleptons CLIC 3 TeV :- Découvre les sleptons manquants, les gauginos - Etude détaillée des higgs lourds et squarks LHC + 1 TeV : H (sparticules masses assez lourdes) h o seul … SUSY reste une question ouverte … CLIC 3 TeV : Découvre et étudie la plupart des gauginos et des sleptons Nombre de Sparticules observables : 2 ( hep-ph/0412251 ) Des points de référence consistents avec les mesures des expériences et les données cosmologiques ont été proposés (A,B,…,M dépendant des choix des paramètres SUSY). √s=3TeV√s=5TeV LHC + √s=1TeV √s=1TeV 4

5 σ (e + e - G μ + μ - ) fb Physique à CLIC Sonder de nouvelles théories 3 Scénario RS ( Randall et Sundrum) : (1 extra-dimension) Prédiction de résonances (gravitons) couplage fort La métrique ds 2 = e -2k|y| η μ dx μ dx  + dy 2 dépend exponentiellement de la coordonnée òu on se trouve ds la dimension supplémentaire y y=0 ( SM brane) (E Planck ~ M TeV e krπ ) y M TeV pourrait être l’échelle fondamentale ~10 15 5 Comment englober dans une théorie unifiée ? Ajouter des dimensions supplémentaires spatiales aux 3 dim classiques Comment expliquer M Planck » M EW - La gravité se propage dans les extra-dim - Les champs de matière et de jauge restent confinés dans l’espace 3 dim classique Effets violents exponentiellement supprimés y=πr le MS et la gravitation M G ~ M TeV (c ~ k/M Planck ) CLIC 3TeV (1 ab -1 ) c ~ 0.2% M G ~ 0.1%

6 diffusion Compton  c ( ξ  ) ω max ~ 0.8 E o σ = σ o np + P e P c σ 1 polarisation longitudinale éléctrons degré de polarisation circulaire du laser degré de polarisation dispersion angulaire faible ~ m e /E o P c = ξ (2) = (ξ  ) 2 + (ξ ) 2 (1)(3) Collisionneurs  et  e (degré de polarisation linéaire) (degré de polarisation circulaire) En variant les polarisations des photons laser, on peut choisir le type de faisceau Compton : degré de monochromaticité (spectre en énergie large ou piqué) L  ~ (0.1-1) k 2 L ee coeff. de conversion N   /N e ~ 0.5-1 lumi géométrique e + e - dépend de l’angle de diffusion des  c laser qq eV ξ laser e + /e -   de haute énergie ,   e ~TeV P e 6

7 ( NIM A 355 1995 3-18 ) compton P e ξ   = + 1 Spectre en énergie plat Spectre en énergie piqué à ω max Hélicité des  c =±1 presque partout Hélicités opposées à basse et haute energie (3) P e ξ   =- 1 (3)  laser polarisés circulairement :  laser polarisés linéairement: (3) Pc=0Pc=0 ξ = 1 (3) compton  c de grande énergie ont même polarisation linéaire laser compton (2) ( NIM 219 1984 5-24 ) 7 y=ω/Eo

8 Bosons de jauge  WW et ZWW Déviations par rapport aux prédictions du SM Information sur le mécanisme de brisure de symétrie électrofaible Couplages à 3 et 4 bosons e + e -  Z WW ~ 2 pb à ~ 200 GeV  WW ~ 80 pb à ~ 200 GeV e  W ~ 40 pb à ~ 200 GeV  WW e  e WW ~ 10 pb à ~ 500 GeV  ZWW … et d’autres processus tels : e  WZ,  ZWW,  WWWW  WWZZ, σ non négligeables  WW et test W L Collisionneur e + e - ,   e 8 (ne décroit pas avec √s) (décroit avec √s) complémentaires

9  Higgs  (ξ 1 ) H  signal  H ff ~ 1 + 1 2  (ξ 2 ) background   ff ~ 1 - 1 2 Maximiser signal/bruit et mesure de Γ(higgs   ) sensible à des nouvelles particules (trop lourdes pour être produites directement à e + e - ) Γ (H  ) à qqs % Recherche de résonances  higgs Etude des propriétés CP de h o,H o,A o (SUSY) σ (  higgs) ~ (1 + 1 2 ) états propres de masse mélange CP pair et impair ? états propres de CP ? A1=0A1=0 A2=0A2=0 A3=±1A3=±1 higgs états propres de CP A1≠0A1≠0 A2≠0A2≠0 |A 3 |< 1 higgs mélanges CP +1 et -1 Large spectre en énergie  circulaires  linéaires σ (φ=π /4 ) - σ (φ=-π /4 ) σ (φ= 0 ) – σ (φ=π /2 ) +  1  2 sin (2 φ ) A2 +  1  2 cos (2 φ ) A3  circulaires : Recherche  h 0,H 0,A 0 + ( 1 + 2 ) A1 ( √ s = 500GeV M ~ 400GeV ) A1A1 A2A2 A3A3 9

10 Supersymétrie  sfermions, charginos, H ± Taux de production > à e + e - Sections efficaces seulement QED, (en e + e - contributions échange de Z en plus) Etudes détaillées  et e + e - informations complémentaires  e e  ,   Limites cinématique + hautes ~~    e e    e ~  e + e - e + e -   e + e - ~~ M 2 =152GeV μ=316GeV tanβ=3 Me L =270GeV qu’en e + e - e + e - ~ M e < 0.9 X 2Eo - M  ~ (The Photon Collider at TESLA) ,   e 10 Me R = 230 GeV M  = 70 GeV

11 Si Higgs + SUSY au complémentaires avec LC e + e - ,  e : Mesures précises de Г, CP … higgs Exploration SUSY en détail Si Higgs SEUL au très bonnes machines pour chercher de la nouvelle physique dans ce scénario “modèle standard” ,  e : Si … ,   e (déviations SM) LHC et e + e - LC … 11

12 VLHC LHC SLHC VLHC-I VLHC-II LC √s (TeV) 14 14 40 200 5 squarks (TeV) 2.5 3 5 20 2.5 q* (TeV) 6.5 7.5 13 75 5 Si Tevatron LHC SLHC ILC découvrent VLHC seul outil capable de chercher aux échelles supérieures Higgs compatible avec SUSY et rien d’autreVLHC-I devrait trouver SUSY Higgs et rien d’autre SUSY + indication GMSB (phénoménologie ≠ SUGRA) “messager” (10-100 TeV) produit directement à VLHC gauge mediated supersymmetry breaking model Explorer la région multi-10TeV VLHC seule machine “faisable” pour l’instant 12 20,100 TeV pp

13 Conclusion Mesures de précision complémentaires aux e + e - linéaires Г, spin, CP, ESB, couplages MS et SUSY ,  e Etats de polarisation variés des photons Exploration de la physique au delà du TeV CLIC, VLHC √s 2025 ?2030 ? 13