Nom du laboratoire d'accueil : Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC, Grenoble)
Groupe: Physique Théorique
Responsable du stage : Jérémie Quevillon (jeremie.quevillon-at-lpsc.in2p3.fr)
Dates du stage : A partir de Janvier 2022
Intitulé du stage : La physique au-delà du modèle standard par l'intermédiaire de la théorie quantique des champs effective
Mots-clés : Théorie quantique des champs, physique au-delà du modèle standard, matière noire, axion, dimensions supplémentaires, boson de Higgs, LHC
Résumé du projet :
La découverte du boson de Higgs dont les propriétés sont semblables à celles prédites par le Modèle Standard marque un tournant majeur dans l'ère de la physique des particules. L'étude de ce boson devrait révéler un certain nombre de mystères concernant l'origine de la brisure de la symétrie électrofaible. Un grand nombre de théories ont été construite afin de résoudre un certain nombre de problème associé au secteur électrofaible du Modèle Standard. Cependant, il n'existe que trop peu d'indices expérimentaux afin de distinguer celle ou celles qui se réalisent dans la nature. Ce manque d'évidence pourrait s'expliquer par le fait que ces nouvelles particules exotiques soient trop lourdes pour être directement produites au LHC, mais dans tous les cas de figures, ces particules altèreront certaines observations dues à leur propagations virtuelles dans les processus à boucle.
Il est alors remarquable que les programmes expérimentaux actuels et futurs du LHC soient capable de mesurer certaines observables du secteur du Higgs avec une très grande précision. Ce nouveau niveau de précision permet de sonder indirectement les théories qui décrivent la physique au-delà du modèle standard plaçant des contraintes importantes sur celle-ci à défaut d'expliquer une anomalie expérimentale.
Dans cet objectif, une procédure efficace est nécessaire afin de connecter les modèles de nouvelle physique avec les mesures de précisions du secteur du Higgs et du secteur électrofaible. Le Théorie des Champs Effective du Modèle Standard (SM EFT) est un bon moyen pour réaliser cette tache de relier les constructions théoriques aux mesures expérimentales. Le SM EFT consiste à rajouter au Lagrangien renormalisable du Modèle Standard des opérateurs de dimension supplémentaire qui matérialisent les effets de nouveaux champs plus lourds.
Pendant ce stage de Master 2, une première étape sera de se familiariser avec la façon de traiter les particules lourdes en théorie quantique des champs dans l'approche de l’intégrale de chemin ainsi qu'avec l'utilisation de l'Action Effective Universelle à une Boucle [1-4]. Dans ce paradigme, il faudra connecter certains modèles de nouvelle physique bien motiver pour expliquer le problème de la matière noire avec certaines mesures de précisons relatives au boson de Higgs afin de tester ces modèles à la fois auprès du LHC mais aussi auprès d'autres expériences.
L'étudiant(e) devra avoir suivi un Master 2 en physique théorique. Une bonne connaissance de la théorie quantique des champs et de la physique des particules est requise. Un gout prononcé pour les calculs formels est préconisé.
Ouverture vers un sujet de thèse : Oui
Type de financement : A déterminer
[1] A.Drozd, J. Ellis, J. Quevillon and T. You, JHEP 03 (2016), 180
[2] S. A.R. Ellis, J. Quevillon, T. You and Z. Zhang, Phys. Lett. B 762 (2016), 166-176
[3] S.A.R.~Ellis, J.Quevillon, T. You and Z. Zhang, JHEP 08 (2017), 054
[4] S. A. R. Ellis, J. Quevillon, P.N.H. Vuong, T. You and Z. Zhang, [arXiv:2006.16260 [hep-ph]]
[5] J. Quevillon, C. Smith, [arXiv:1903.12559 [hep-ph]]
[6] J. Quevillon, C. Smith, [arXiv:2010.13683 [hep-ph]]
[7] J. Quevillon, C. Smith, [arXiv:2006.06778 [hep-ph]]
[8] J. Quevillon, C. Smith and P.N.H. Vuong [arXiv:2112.00553 [hep-ph]]