La matière noire dans le Next-to-Minimal Supersymmetric Standard Model

Dark matter in the Next-to-Minimal Supersymmetric Standard Model

• Auteur / Autrice : Pantelis Mitropoulos
• Direction : Ulrich Ellwanger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique théorique
• Date : Soutenance le 10/12/2013
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Particules, Noyaux, Cosmos (Paris ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique théorique (Orsay, Essonne ; 1998-2019)
• Jury : Président / Présidente : Asmâa Abada
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ulrich Ellwanger, Asmâa Abada, Geneviève Bélanger, Michel Tytgat, Aldo Deandrea
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Geneviève Bélanger, Michel Tytgat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Supersymétrie

Matière noire (astronomie)

Mots clés libres

Matière noire

Supersymétrie

NMSSM

Sneutrino

Matière noire asymétrique

Dark matter

Supersymmetry

NMSSM

Sneutrino

Asymmetric dark matter

Résumé

La présente thèse traite des propriétés de la Matière Noire (MN), en particulier dans le contexte du Next-to-Minimal Supersymmetric Standard Model (NMSSM). En premier lieu, est examinée la question de savoir si un neutralino dans le NMSSM pourrait expliquer un excès de photon monochromatique possiblement présent dans les données Fermi-LAT. Il est montré qu’un neutralino, associé à l’anéantissement d’une particule Higgs CP-impair échangée dans le canal s, peut, en principe, donner lieu à une section efficace suffisamment grande. Sont également étudiés les modèles asymétriques de matière noire aux fins d’expliquer la MN actuelle et la densité de baryons. Les limites supérieures de l’auto- anéantissement de la section efficace, qui peuvent potentiellement détruire la MN asymétrique, sont dérivées et appliquées à une variété de modèles. Enfin, est proposé un modèle supersymétrique qui prévoit des sneutrinos en tant que MN asymétrique viable et qui explique les petites valeurs de la masse des neutrinos. Sont ainsi étudiées des limites à ce modèle à partir de la physique des particules, de la cosmologie et des observations de la MN.

This thesis deals with Dark Matter (DM) properties, mainly in the context of the Next-to-Minimal Supersymmetric Standard Model (NMSSM). First, it is examined whether a neutralino in the NMSSM could explain a monochromatic photon excess possibly present in the Fermi-LAT data. It is shown that neutralino pair annihilation with a CP-odd Higgs exchanged in s-channel can, in principle, give rise to a sufficiently large cross section. Asymmetric dark matter models, aiming at the explanation of the coincidence of present-day DM and baryon abundances, are also discussed. Upper bounds on DM self-annihilation cross section, which can potentially destroy the DM asymmetry, are derived and applied to a variety of models. Finally, a supersymmetric model is proposed, providing sneutrinos as viable asymmetric DM and explaining the smallness of neutrino masses. Bounds on this model from particle physics, cosmology and DM searches are studied.