Aspects phénoménologiques de modèles scotogéniques

Phenomenological aspects of scotogenic models

• Auteur / Autrice : Ugo De noyers
• Direction : Björn Herrmann
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique Théorique
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2022
• Etablissement(s) : Chambéry
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble, Isère, France ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Annecy de Physique théorique

Mots clés

Mots clés libres

Violation de saveur

Collisionneurs de particules

Calculs de précision

Neutrinos

Matière noire

Dark matter

Flavour violation

Neutrino

Precision calculations

Particle colliders

Résumé

Le Modèle Standard (MS) est la théorie qui explique les interactions existantes dans notre Univers et décrit le comportement de toutes les particules connues.Néanmoins, ce modèle reste incomplet. En effet la découverte de l'oscillation des neutrinos révèle que ces derniers possèdent une masse qui n'est pas expliquée dans le MS. De plus, le MS ne répond pas au problème de matière sombre froide, car il ne fournit pas de candidat pouvant l'expliquer. Ces preuves expérimentales en plus d'un certain nombres de questions d'ordre théorique, montrent la nécessité d'explorer une nouvelle physique au delà du Modèle Standard. L'objectif de ces travaux de thèse est d'étudier des modèles d'extension du Modèle Standard, qui fournissent un candidat à la matière sombre et qui permettent de générer de façon viable une masse aux neutrinos. L'attribution d'une masse aux neutrinos mène à la violation de saveur dans le secteur leptonique. D'autant plus que des contraintes sur les transitions de saveur leptonique existent déjà, notamment avec l'expérience MEG qui recherche la désintégration du muon en un électron et un photon. La non-observation de ces désintégrations violant la saveur fournit des contraintes intéressantes que nous utiliserons au cours de cette thèse. D'autres contraintes comme l'abondance relique de matière sombre dans l'univers ou la différence de masse carré des neutrinos sont à exploiter. Le but de la thèse sera d'étudier des extensions du modèle standard qui incluent d'une part un candidat viable à la matière noire et d'autre part permettent de générer des masses pour les neutrinos. La violation de saveur leptonique est une conséquence à prendre en compte dans ces modèles dits 'scotogéniques'. En plus de la saveur leptonique, un focus de la thèse sera la phénoménologie de matière noire. En complément au 'traditionnel' méchanisme de 'freeze-out', un mécanisme appelé 'freeze-in' sera étudié en détail dans ces modèles. Le deuxième volet de la thèse portera sur l'utilisation de nouvelles techniques de scan d'espace de paramètres, des techniques plus adaptées lorsque nous sommes en présence d'un grand nombre de paramètres et de contraintes.

The Standard Model (SM) describes the interactions in the Universe and the behaviour of the particles. Nevertheless the SM is still incomplete. Due to the fact that the oscillation of neutrinos has been discovered, it is known that neutrinos are massive, which is not explained in the SM. Furthermore, the SM cannot provide a good candidate for cold dark matter. These experimental evidences and certain theoretical questions reveal the necessity to explore new physics beyond the SM. The goal of this thesis will be to study extensions of the SM which provide a candidate for dark matter and generate a viable mass for the neutrinos. Lepton flavor violation is a consequence of the attribution of a mass to the neutrinos in such so-called 'scotogenic' frameworks. In addition to the arising lepton flavour violation, particular attention will be paid to dark matter phenomenology. Complementary to the 'traditional' freeze-out scenario, the so-called 'freeze-in' mechanism will be studied in the context of scotogenic models. The second part of the thesis will focus on the use of new parameter space scanning techniques, which are better suited when dealing with a large number of parameters and constraints.