La SUPERSYMETRIE

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La SUPERSYMETRIE
Rapport Oral 13 Avril 2005 Becavin Christophe
Atelier de subatomique François Vannucci
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Plan de l'étude

• Introduction au Modèle standard
• La Supersymétrie
• Méthode de Détection
• Au-delà de la supersymétrie

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Supersymétrie
Théorie de Jauge

• Modèle standard
• - Théorie de Jauge
• - Modèle Standard
• - Mécanisme de Higgs
• - Unification ?
• - Et la gravitation ?
• Super symétrie (Susy)
• Détection de la Susy
• Au-delà de la Susy

- Les différents champs utilisés

• Champ Scalaire Spin 0
• Champ Spinoriel Spin ½
• Fermions particules
• Champ Vectoriel Spin 1
• Bosons Champs

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Supersymétrie
Théorie de Jauge

• Modèle standard
• - Théorie de Jauge
• - Modèle Standard
• - Mécanisme de Higgs
• - Unification ?
• - Et la gravitation ?
• Super symétrie (Susy)
• Détection de la Susy
• Au-delà de la Susy

- Transformation unitaire
- Transformation de Jauge De global à local
- Invariance de Jauge Termes de Champ
- Théorème de Noether Charge conservé
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Supersymétrie
Théorie de Jauge

• Modèle standard
• - Théorie de Jauge
• - Modèle Standard
• - Mécanisme de Higgs
• - Unification ?
• - Et la gravitation ?
• Super symétrie (Susy)
• Détection de la Susy
• Au-delà de la Susy

LElectromagnétisme Champ de Jauge U(1)

• Transformation locale U(1)

- Dérivées covariantes
- Introduction dun nouveau Champ
- Enfin on a notre équation de champ de la QED
Fermion électron Boson photon masse nulle
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Supersymétrie
Modèle Standard

• Modèle standard
• - Théorie de Jauge
• - Modèle Standard
• - Mécanisme de Higgs
• - Unification ?
• - Et la gravitation ?
• Super symétrie (Susy)
• Détection de la Susy
• Au-delà de la Susy

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Supersymétrie
Modèle Standard

• Modèle standard
• - Théorie de Jauge
• - Modèle Standard
• - Mécanisme de Higgs
• - Unification ?
• - Et la gravitation ?
• Super symétrie (Susy)
• Détection de la Susy
• Au-delà de la Susy

Théorie de Jauge
Fermions électrofaible
Bosons de Jauge
Théorie sans masse
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Supersymétrie
Mecanisme de Higgs

• Modèle standard
• - Théorie de Jauge
• - Modèle Standard
• - Mécanisme de Higgs
• - Unification ?
• - Et la gravitation ?
• Super symétrie (Susy)
• Détection de la Susy
• Au-delà de la Susy

• Scénario du Modèle Standard
• Théorie de Jauge Champ vectoriel sans
  masse
• On introduit un champ scalaire invariant de
  Jauge
• Brisure de Symétrie Et la masse fut !

Champ scalaire de Higgs
Brisure de symétrie
3 Bosons massifs 1 Boson sans masse
Couplage de Yukawa Fermions massiques
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Supersymétrie
Unification ?

• Modèle standard
• - Théorie de Jauge
• - Modèle Standard
• - Mécanisme de Higgs
• - Unification ?
• - Et la gravitation ?
• Super symétrie (Susy)
• Détection de la Susy
• Au-delà de la Susy

Unification des coefficients de couplage à Haute
énergie
- Modèle standard est une théorie rénormalisable
(énergie de Planck)
Termes de corrections sur la masse du
Higgs, deviennent très grand devant la masse du
Higgs. Cela est compensé si il existe une
symétrie qui relie bosons et fermions.
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Supersymétrie
Et la gravitation ?

• Modèle standard
• - Théorie de Jauge
• - Modèle Standard
• - Mécanisme de Higgs
• - Unification ?
• - Et la gravitation ?
• Super symétrie (Susy)
• Détection de la Susy
• Au-delà de la Susy

- Formulation tensorielle donc Graviton spin 2

• Gravité quantique autour de lénergie de Planck

• Pas dintervention du groupe de Poincaré dans
• la symétrie de Jauge.

On va donc essayer de trouver une nouvelle
théorie permettant de résoudre tout ces problêmes
!
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Supersymétrie
Introduction

• Modèle standard
• - Théorie de Jauge
• - Modèle Standard
• - Mécanisme de Higgs
• - Unification ?
• - Et la gravitation ?
• Supersymétrie (Susy)
• - Introduction
• - Algèbre Susy
• - Supersymétrie
• - Higgs, masse et Susy
• - LSP et matière sombre
• - Susy et la gravitation
• Détection de la Susy
• Au-delà de la Susy

On veut une symétrie permettant

• Invariance par permutation dun fermion par un
  boson
• et vice-versa
• Invariance relativiste c'est à dire symétrie
  vis-à-vis des
• transformations de Poincaré (transformation de
  Lorentz
• translations)
• Invariance par transformations CPT
• - Symétries du modèle Standard

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Supersymétrie
Algèbre Supersymétrique

• Modèle standard
• - Théorie de Jauge
• - Modèle Standard
• - Mécanisme de Higgs
• - Unification ?
• - Et la gravitation ?
• Supersymétrie (Susy)
• - Introduction
• - Algèbre Susy
• - Supersymétrie
• - Higgs, masse et Susy
• - LSP et matière sombre
• - Susy et la gravitation
• Détection de la Susy
• Au-delà de la Susy

Dans un supermultiplet on aura même masse mais
pas même spin
Même nombre de bosons et fermions dans
une representation de lalgebre supersymétrique
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Supersymétrie
La Supersymétrie

• Modèle standard
• - Théorie de Jauge
• - Modèle Standard
• - Mécanisme de Higgs
• - Unification ?
• - Et la gravitation ?
• Supersymétrie (Susy)
• - Introduction
• - Algèbre Susy
• - Supersymétrie
• - Higgs, masse et Susy
• - LSP et matière sombre
• - Susy et la gravitation
• Détection de la Susy
• Au-delà de la Susy

s pour les fermions , ino pour les bosons
- Modèle Standard SuperSymétrique (MSSM)
105 paramètres libres
- MSSM GUT Modèle Sugra
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Supersymétrie
Higgs, masse et Susy

• Modèle standard
• - Théorie de Jauge
• - Modèle Standard
• - Mécanisme de Higgs
• - Unification ?
• - Et la gravitation ?
• Supersymétrie (Susy)
• - Introduction
• - Algèbre Susy
• - Supersymétrie
• - Higgs, masse et Susy
• - LSP et matière sombre
• - Susy et la gravitation
• Détection de la Susy
• Au-delà de la Susy

• Susy intègre le Higgs

- Hiérarchie des Masses du modèle Standard

• Violation de la Susy Particules
  Supersymétriques
• plus lourdes que celles du Modèle Standard

• Evolution des termes de masse avec lénergie,
  ils
• sunifient à haute énergie.

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Supersymétrie
LSP et matière sombre

• Modèle standard
• - Théorie de Jauge
• - Modèle Standard
• - Mécanisme de Higgs
• - Unification ?
• - Et la gravitation ?
• Supersymétrie (Susy)
• - Introduction
• - Algèbre Susy
• - Supersymétrie
• - Higgs, masse et Susy
• - LSP et matière sombre
• - Susy et la gravitation
• Détection de la Susy
• Au-delà de la Susy

- Nouvelle parité discrète

• B nombre baryonique
• L nombre leptonique
• s le spin

avec
- Particules du modèle Standard R1 2n
Particules - Particules Supersymétriques
R-1 2n1 Particules
Il existe une particule Supersymétrique
stable LSP (Lightest Supersymmetric
Particule) Matière Sombre (LSP Particule
massique et neutre)
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Supersymétrie
Susy et gravitation

• Modèle standard
• - Théorie de Jauge
• - Modèle Standard
• - Mécanisme de Higgs
• - Unification ?
• - Et la gravitation ?
• Supersymétrie (Susy)
• - Introduction
• - Algèbre Susy
• - Supersymétrie
• - Higgs, masse et Susy
• - LSP et matière sombre
• - Susy et la gravitation
• Détection de la Susy
• Au-delà de la Susy

Supersymétrie Symétrie de Jauge locale
Supergravité
Relativité générale
Principe déquivalence Ascenseur
dEinstein
Invariance par rapport au groupe de Poincaré dans
un champ de gravitation homogène
Localement on considère le champ de Gravitation
homogène
Localement on a une symétrie par le groupe de
Poincaré
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Supersymétrie
Comment l'observer ?

• Modèle standard
• - Théorie de Jauge
• - Modèle Standard
• - Mécanisme de Higgs
• - Unification ?
• - Et la gravitation ?
• Supersymétrie (Susy)
• - Introduction
• - Algèbre Susy
• - Supersymétrie
• - Higgs, masse et Susy
• - LSP et matière sombre
• - Susy et la gravitation
• Détection de la Susy
• - Comment lobserver
• - La détection

- Dabord détecter le Higgs 200GeV
150 1000 GeV donc accessible par les futurs
accélérateurs
Lsp serait sans masse et neutre. Le Meilleur
candidat est le neutralino

• - Désintégration conservant la R-parité 2
  Superpartenaires
• Désintégration violant la R-parité 1
  Superpartenaires

- Désintégration du Proton retardée par rapport à
la GUT - Détection du graviton par les ondes
gravitationnelles
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Supersymétrie
La Détection

• Modèle standard
• - Théorie de Jauge
• - Modèle Standard
• - Mécanisme de Higgs
• - Unification ?
• - Et la gravitation ?
• Supersymétrie (Susy)
• - Introduction
• - Algèbre Susy
• - Supersymétrie
• - Higgs, masse et Susy
• - LSP et matière sombre
• - Susy et la gravitation
• Détection de la Susy
• - Comment lobserver
• - La détection

Tevatron
LHC

• Détection de la désintégration du Proton au
  Super-Kamiokande
• - Ondes gravitationnelles avec Virgo , Lisa

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Supersymétrie
Les Lacunes de la Susy

• Modèle standard
• - Théorie de Jauge
• - Modèle Standard
• - Mécanisme de Higgs
• - Unification ?
• - Et la gravitation ?
• Supersymétrie (Susy)
• - Introduction
• - Algèbre Susy
• - Supersymétrie
• - Higgs, masse et Susy
• - LSP et matière sombre
• - Susy et la gravitation
• Détection de la Susy
• - Comment lobserver
• - La détection

• Trop de paramètres libres
• Processus de Brisure de supersymétrie pas encore
  tout à fait clair.
• Présence du graviton la rend non renormalisable
  donc cest une théorie effective.
• Lien entre supersymétrie et échelle de Planck

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Supersymétrie
Supercordes et théorie Première

• Modèle standard
• - Théorie de Jauge
• - Modèle Standard
• - Mécanisme de Higgs
• - Unification ?
• - Et la gravitation ?
• Supersymétrie (Susy)
• - Introduction
• - Algèbre Susy
• - Supersymétrie
• - Higgs, masse et Susy
• - LSP et matière sombre
• - Susy et la gravitation
• Détection de la Susy
• - Comment lobserver
• - La détection

• Théorie des cordes
• Extension supersymétrique
• Théorie des supercordes

Aura-t-on alors une théorie Première ?
C. Becavin Atelier de Subatomique