4/12/2003 B. TuchmingNouvelles particules - JJC 031 La recherche de nouvelles particules.

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1 4/12/2003 B. TuchmingNouvelles particules - JJC 031 La recherche de nouvelles particules

2 4/12/2003 B. TuchmingNouvelles particules - JJC 032 Etat actuel des connaissances : Le Modèle Standard Les constituants – 3 familles de Quarks et Leptons. Les groupes de jauge –SU L (2) faible, U(1) électromagnétisme, SU(3) forte –Vecteurs des interactions : Les bosons de jauge Un mécanisme de Higgs : –Les bosons de jauge devraient être de masse nulle, ce qui n ’est pas le cas pour le W et Z : la symétrie est brisée. Le champ de Higgs est responsable de cette brisure en prenant une valeur non nulle dans le vide. –L’interaction avec le champ de Higgs explique la masse des autres particules. –Il existe un boson de Higgs

3 4/12/2003 B. TuchmingNouvelles particules - JJC 033 Le modèle standard est il satisfaisant ? 1ère question : la brisure de la symétrie électrofaible –Pas de boson de Higgs encore observé –Le Problème de la hiérarchie : Higgs scalaire fondamental + uniquement les champs du modèle standard = corrections quantiques quadratiques à la masse du Higgs Echelle électrofaible pas très différente de l’échelle d’un nouvelle physique Mais 100 GeV ~m top ~m W ~m Z ~m H << Mplanck= 1/  G N Ce qui est absent du modèle standard –Masse des neutrinos –Matière noire –Asymétrie matière anti-matière dans l’univers –Gravité –L’unification des interactions Ce qui est inexpliquée –Choix des groupes de jauge ? –Réplication des familles –Hiérarchie des masses NON

4 4/12/2003 B. TuchmingNouvelles particules - JJC 034 Extensions du modèle standard Plus de symétries : –SUSY (protège la masse du Higgs) MSSM SUGRA GMSB Phase violant CP RPV –Nouveaux groupes de jauge grande unification symétrie quark/lepton Plus de champs de matières : –Neutrino de majorama –Nouveaux fermions + nouvelles interactions -> brisure dynamique EW –Compositness Nouvelles dimensions d’espace-temps: –Large Extra-dim, gravité à l’échelle du TeV –Modèle à la Randal Sumdrum Not covered : - Extra generations of leptons or/and quarks - Lepton Flavor Violation - some models with extra dim. - … (a bit…)

5 4/12/2003 B. TuchmingNouvelles particules - JJC 035 Où chercher la nouvelle physique expérimentalement ? Déviations par rapport au modèle standard –Mesure à basse énergie ex: (g-2) ,  ->e  –Désintégration rare des mésons, b->s  –Hautes énergies, physique du Z, W, top –CF session « mesures de précision » Physique des neutrinos –CF session « neutrinos » Recherche directe de nouvelles particules –Venant du ciel CF session « astroparticules » –Sur Accélérateurs

6 4/12/2003 B. TuchmingNouvelles particules - JJC 036 Les accélérateurs passé présent Futur Futur lointain Le LEP au CERN e + e -,  s = 91 – 209 GeV, fin en nov 2000 Le LEP au CERN e + e -,  s = 91 – 209 GeV, fin en nov 2000 ALEPH, DELPHI, L3, OPAL  900 pb -1 per experiment 0 étudiant Hera e  p,  s = 300 – 320 GeV, H1 / ZEUS été 2000 :  120 pb -1 / expt Fonctionnement en haute luminosité -> 1 fb -1 fin 2006 0 étudiant Tevatron pp,  s = 1.8– 2 TeV, CDF / D0 Run I (92 – 96) :  110 pb -1 / expt RunII démarrage en 2001 - 300 pb -1 délivré pour l’instant analyses 2003 basées sur 100-130 pb -1, ~ 2 fb -1 fin 2006 1 étudiant + ( 2̸ ) _ LHC au CERN pp,  s = 14 TeV, Atlas/CMS, 10-20 fb -1 /an Démarrage 2007 ? 6 étudiants Linear Collider e + e -,  s=500–800 GeV Construction ? Démarrage ? 2015-2020 ??

7 4/12/2003 B. TuchmingNouvelles particules - JJC 037 Le Higgs : héritage du LEP +e++e+ -e--e- Z H Z mH > 114.4 GeV Limites données par les recherches directes Contraintes indirectes via les corrections radiatives aux observables életrofaibles

8 4/12/2003 B. TuchmingNouvelles particules - JJC 038 LEP excluded at 95% C.L. La recherche de Higgs standard au Tevatron Désavantage / au LHC : Désavantage / au LHC : –faible énergie, faible luminosité. Avantage / au LHC :Avantage / au LHC : –Moins de bruit – proton anti-proton. –On peut annhiler deux quarks de valence Mise à jour des prospectives Tevatron en juin 2003Mise à jour des prospectives Tevatron en juin 2003 Alexandre Zabi HZAlexandre Zabi HZ ~2007 ~2006

9 4/12/2003 B. TuchmingNouvelles particules - JJC 039 m H > 114.4 GeV here discovery easier with H  4 La recherche de Higgs au LHC Le LHC va découvrir le Higgs standard s’il existeLe LHC va découvrir le Higgs standard s’il existe Plusieurs canaux de recherche en fonction de la masse du Higgs –Marc Escalier H->  Higgs non standard –Matthieu Lechowski Little Higgs

10 4/12/2003 B. TuchmingNouvelles particules - JJC 0310 Les SUSY * * Présentation de Damien Prieur

11 4/12/2003 B. TuchmingNouvelles particules - JJC 0311 La supersymétrie pour bientôt Cherchée activement au LEP. –Ex : limite sur la masse de la LSP en combinant plusieurs canaux Le LHC doit découvrir la suspersymétrie si M SUSY < qqs TeV LSP limit in higgsino region LSP limit in mixed region LSP limit in gaugino region 5  discovery curves (cm -2 s -1 )

12 4/12/2003 B. TuchmingNouvelles particules - JJC 0312 Pour conclure Beaucoup de résultats venant des expériences LEP/Hera/TevatronBeaucoup de résultats venant des expériences LEP/Hera/Tevatron Pas de signal de nouvelle physiquePas de signal de nouvelle physique Mais de nombreuses contraintes sur les divers modèlesMais de nombreuses contraintes sur les divers modèles La seule chose qu’on sait de la nouvelle physique :La seule chose qu’on sait de la nouvelle physique : –elle doit apparaître à l’échelle du TeV : Découvertes pour bientôt :Découvertes pour bientôt : –dans les prochains mois à Hera/Tevatron –dans les prochaines années au LHC D’ici 10 ans le panorama de la physique des particules risque d’être bouleversé

13 4/12/2003 B. TuchmingNouvelles particules - JJC 0313 Déroulement de la session Techniques de reconstruction et de calibration sur LHCTechniques de reconstruction et de calibration sur LHC –Sébastien Correard – Atlas – performance du b tagging –Sébastien Binet – Atlas – étalonnage en énergie des jets. –Nicolas Estre – CMS - reconstruction de vertex Recherche de SUSYRecherche de SUSY –Damien Prieur -Atlas -SUSY GMSB Recherche de HiggsRecherche de Higgs –Marc Escalier - Atlas - H->  –Alexandre Zabi – D0 - HZ –Matthieu Lechowski - Atlas – Little Higgs