Nouvelles solutions en supergravité : une étude phénoménologique au LHC

New solutions in supergravity : a phenomenological study at the LHC

• Auteur / Autrice : Robin Ducrocq
• Direction : Michel Rausch de Traubenberg
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 17/12/2021
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (Strasbourg ; 2006-....)
• Jury : Président / Présidente : Sandrine Courtin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilbert Moultaka, Eric Conte
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Ana M. Teixeira, Christophe Grojean

Mots clés

Mots clés contrôlés

Grand collisionneur de hadrons

Symétrie brisée (physique)

Supergravité

Mots clés libres

Supersymétrie

Supergravité

Model building

Brisure de la supersymétrie par médiation gravitationelle

Boson de Higgs

Particules à long temps de vie

Supersymmetry

Supergravity

Model building

Gravity mediated supersymmetry breaking

Higgs boson

Long-lived particles

Résumé

La supersymétrie et la supergravité sont des théories étendant le Modèle Standard de la physique des particules et résolvant certains problèmes actuels encore non résolus. Afin d’être cohérent avec les mesures expérimentales, des méchanismes brisant la supersymétrie doivent être introduits. Cette thèse s’inscrit sur l’étude de mécanisme de brisure de supersymétrie induite par gravitation. Ces mécanismes ont étés étudiés dans les années 80 par Soni et Weldon qui ont classifiés les formes possibles des deux fonctions fondamentales en supergravité: le superpotentiel et le potentiel de Kähler. Il a cependant été montré récemment que cette classification est incomplète. De nouvelles solutions, introduisant de nouveaux types de champs (appelés hybrides), ont étés mises en évidence.Ce manuscrit est dédié à l’étude de plusieurs aspects de ces nouvelles solutions. Un modèle dit non-canonique basé sur ces solutions (appelé S2MSSM) est défini. Une étude préliminaire sur l’effet de ses nouveaux champs sur la masse du boson de Higgs via les corrections radiatives est effectuée. Une extension du MSSM par deux singlets, appelé N2MSSM est aussi introduit. Une étude des différences entre ce modèle et le NMSSM est présenté, principalement sur l’étude du fine-tuning sur l’échelle électrofaible. En parallèle de cela, une étude sur des signatures de squark stop à long temps de vie sont étudiés dans le cadre d’un modèle MSSM avec mécanisme de brisure GMSB.

Supersymmetry and supergravity extend the standard model by introducing a new symmetry between fermions and bosons. Experimental data imply that supergravity must be broken. Among several mechanisms of supersymmetry breaking, gravity mediated supersymmetry breaking is central in this thesis. These mechanisms have the main feature to generate the so-called soft SUSY breaking terms. Recently, new solutions have been identified, leading to the usual soft breaking terms together with additional hard breaking terms. These new solutions are characterized by a new singlet chiral superfield with a non-standard behaviour.Along the line of these new solutions, two models with two singlet fields were identified: one leading to hard breaking terms called S2MSSM and one with only soft breaking terms called N2MSSM. In the S2MSSM, we study the effects of the hard breaking terms on the Higgs boson mass through radiative corrections. A comparison between the N2MSSM and the NMSSM through the fine-tuning of the electroweak scale is investigated.We also perform an analysis of a long-lived stop squark signature at the LHC in the MSSM with Gauge Mediated Supersymmetry Breaking.