Conclusions du groupe de travail “Origine de la masse et physique au delà du Modèle Standard” Les pistes tracées par la théorie pour aller au delà du Modèle Standard Outils et démarche expérimentale Différents scénarios de découverte Conclusions Prospectives IN2P3/DAPNIA , octobre 2004 Rosy Nicolaidou La Colle sur Loup Dapnia/Spp

Modèles en 2 mots Apparition de nouveaux phénomènes à l’ordre ~TeV Supersymétrie plusieurs bosons de Higgs, nouvelles particules Modèle Standard un seul boson de Higgs léger 114 <MH< 260 GeV Théorie des particules élémentaires :Modèle Standard (MS) Une question ouverte: Origine de la masse; Quel est le mécanisme de brisure de symétrie électrofaible Dimensions supplémentaires Nouvelles particules et déviations dans les sections efficaces Alternatives non-perturbatives Un boson de Higgs lourd ou aucun, et de nouvelles particules Grande Unification Nouvelles particules;dont bosons de jauge ~TeV Caractéristique en commun dans tous les modèles: Apparition de nouveaux phénomènes à l’ordre ~TeV  Prospectives IN2P3/DAPNIA , octobre 2004 Rosy Nicolaidou La Colle sur Loup Dapnia/Spp

Qu’est ce qu’on recherche? Les nouveaux phénomènes peuvent se manifester par: De nouvelles résonances Mesurer leurs masses Déterminer leurs propriétés (largeur, spin, BR…) Déterminer les paramètres du modèle sous-jacent éventuel De nouvelles chaînes de désintégration de particules Mesurer des différences de masses Déterminer certains paramètres du modèle sous-jacent Des déviations dans les mesures par rapport au MS Pour les découvrir, il faut: avoir une sensibilité en masse suffisante pouvoir comprendre le mécanisme qui génère ces effets Prospectives IN2P3/DAPNIA , octobre 2004 Rosy Nicolaidou La Colle sur Loup Dapnia/Spp

Accélérateurs et luminosités Type Ecm (TeV) Luminosité année Max M accessible TeVatron (pp) 1.8 L~0.5 fb-1 2004 L~4-8.5 fb-1 2009 ~1 TeV LHC (pp) 14 Démarrage 2007 L~30 fb-1 2010 L~300 fb-1 2013 ~7 TeV SLHC * (pp) L~1000 fb-1/an 2014 0.5 TeV de plus / LHC ILC * (e+e-) ≤ 1 L~500 fb-1/an 2015-18 ~1 TeV *projets pas encore approuvés / (voir session accélérateurs mercredi 13/10 ) Prospectives IN2P3/DAPNIA , octobre 2004 Rosy Nicolaidou La Colle sur Loup Dapnia/Spp

Il a toutes les possibilités dans son Différents scénarios En fonction du modèle on peut s’attendre à: (exposé de A. Djouadi) Découverte d’une particule seulement (exposés de JC Brient, M. Boonekamp, D. Zerwas) Plusieurs nouvelles particules (exposés de M. Boonekamp, D. Zerwas) Pas de nouvelles particules (exposé de M. Boonekamp) Dans tous les cas les mesures de précision aident à déterminer le modèle sous-jacent (exposé de A. Lucotte) The winner is Abdelhak ! Il a toutes les possibilités dans son exposé! Prospectives IN2P3/DAPNIA , octobre 2004 Rosy Nicolaidou La Colle sur Loup Dapnia/Spp

1) Scénario: Une nouvelle particule Une particule dans le modèle (ex le Boson de Higgs du MS ) Tevatron: Sensibilité à ~3σ à basse masse LHC : Découverte (~5σ à L=10 fb-1); première estimation de ses propriétés ILC : étude à fond de ses propriétés (précisions sur la largeur, BR, nombres quantiques de quelques % ) Une particule vue mais plusieurs prédites (ex MSSM) h0 seulement Une particule observée au LHC Déviations de BR(h->WW)/BR(h->bb) MS/MSSM ~10% Ce rapport peut être mesuré au ILC, avec une précision de 3-4% Complémentarité LHC / ILC cruciale pour distinguer entre les modèles Prospectives IN2P3/DAPNIA , octobre 2004 Rosy Nicolaidou La Colle sur Loup Dapnia/Spp

2) Scénario: Plusieurs particules Ex I: MSSM (le plus étudié) Les particules ne se voient pas comme des résonances: des différences de masses sont étudiées (difficile et délicat). LHC : particules SUSY accessibles ~ 2.5 TeV SLHC: sensibilité en masse ~ 3 TeV ILC: sensibilité en masse ~ 1TeV Une étude de complémentarité LHC/ILC a été menée et a démontré que la combinaison des machines permet SEULE de faire une étude complète i.e de déterminer l’ensemble des paramètres sous-jacents du modèle, (si toutes les particules supersymétriques sont observées par l’ensemble LHC+ILC) . Prospectives IN2P3/DAPNIA , octobre 2004 Rosy Nicolaidou La Colle sur Loup Dapnia/Spp

2) Scénario: Plusieurs particules Ex II : nouveaux bosons de jauge Sensibilité en masse de Z’ ILC: limites provenant de mesures de section efficace e+e- ->ff ILC: limites provenant de mesures de précision au pic du Z LHC: limites provenant de recherches directes Prospectives IN2P3/DAPNIA , octobre 2004 Rosy Nicolaidou La Colle sur Loup Dapnia/Spp

3) Scénario: Pas de nouvelles particules ex: pas de boson de Higgs dans la nature; la brisure électrofaible se fait par des Interactions de bosons de jauges longitudinaux résonances WW ,WZ ou signal pas résonnant Section efficace faible -> besoin de L importante LHC : observation de résonances ~1.5 TeV (à L~300fb-1) ILC : si √s suffisante, observation de résonances ~1 TeV Prospectives IN2P3/DAPNIA , octobre 2004 Rosy Nicolaidou La Colle sur Loup Dapnia/Spp

Quelques remarques Ce travail de prospective continue (autres modèles) dans la communauté (en part, LHC/ILC) Une fois des nouvelles particules vues, il restera des études à faire pour pouvoir identifier le modèle sous-jacent. Les mesures de précisions aideront à identifier le modèle. Prospectives IN2P3/DAPNIA , octobre 2004 Rosy Nicolaidou La Colle sur Loup Dapnia/Spp MW

Conclusions Il y a toutes les raisons pour que les expériences à l’échelle du TeV révèlent le mécanisme de la brisure de symétrie électrofaible. La sensibilité du LHC couvre une large majorité des modèles théoriques. Un collisionneur linéaire complèterait le LHC pour des mesures précises sur les nouvelles particules éventuelles et pour la détermination du modèle sous-jacent. Prospectives IN2P3/DAPNIA , octobre 2004 Rosy Nicolaidou La Colle sur Loup Dapnia/Spp