Thèse soutenue

Contraintes expérimentales sur des modèles à champ scalaire léger en cosmologie et physique des particules (expériences SNLS et CMS)
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Auteur / Autrice : Jeremy Neveu
Direction : Marc BesanconVanina Ruhlmann-Kleider
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Cosmologie, Physique des particules
Date : Soutenance le 07/07/2014
Etablissement(s) : Paris 6
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Particules, Noyaux, Cosmos (Paris ; 2009-2015)
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Binetruy, Fabienne Ledroit-Guillon, Pierre Astier, Philippe Brax, Jacques Chauveau

Résumé

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Face à la nature inconnue de l'énergie noire et de la matière noire, des modèles à champ scalaire léger ont été proposés pour expliquer l'accélération tardive de l'expansion de l'Univers et l'apparente abondance de matière non baryonique dans l'Univers. Dans une première partie, cette thèse confronte de la façon la plus précise possible les données de cosmologie les plus récentes au modèle du Galiléon, une théorie de gravité modifiée possédant des propriétés théoriques particulièrement intéressantes. Des contraintes observationnelles sur les paramètres du modèle sont dérivées en utilisant les dernières mesures liées aux distances cosmologiques et à la croissance des grandes structures de l'Univers. Un bon accord est observé entre les données et les prédictions théoriques, faisant du Galiléon un modèle alternatif compétitif avec celui de la constante cosmologique. Dans une seconde partie, la production de Branons, particules scalaires candidates au statut de matière noire venant d'une théorie de dimensions supplémentaires, est recherchée dans les collisions proton-proton enregistrées en 2012 par l'expérience Compact Muon Solenoid auprès du Grand Collisionneur de Hadrons. Des événements présentant un photon et de l'énergie transverse manquante dans l'état final sont sélectionnés dans les données et comparés aux estimations des bruits de fonds attendus. Aucun excès d'événements n'étant observé, des limites expérimentales sur les paramètres de la théorie du Branon sont calculées. Elles sont les plus contraignantes à ce jour. Cette thèse se conclut par des arguments pour une description unifiée des deux modèles étudiés, dans le cadre des théories de dimensions supplémentaires.