Higgs boson phenomenology beyond the Standard Model

par Solène Le Corre

Thèse de doctorat en Physique théorique. Physique des particules

Sous la direction de Aldo Deandrea et de Alexandre Arbey.

Soutenue le 13-03-2018

à Lyon , dans le cadre de École doctorale de Physique et d’Astrophysique (Lyon) , en partenariat avec Université Claude Bernard (Lyon) (établissement opérateur d'inscription) et de Institut de physique nucléaire (Villeurbanne, Rhône) (laboratoire) .

Le président du jury était Suzanne Gascon-Shotkin.

Le jury était composé de Aldo Deandrea, Alexandre Arbey, Farvah Mahmoudi, Abdelhak Djouadi, Ulrich Ellwanger.

Les rapporteurs étaient Geneviève Bélanger, Grégory Moreau.

  • Titre traduit

    Phénoménologie des bosons de Higgs au-delà du Modèle Standard


  • Résumé

    Suite à la découverte du boson de Higgs en Juin 2012 au Large Hadron Collider, l’accélérateur de particules situé à la frontière franco-suisse, l’étude du secteur scalaire des particules élémentaires a connu un regain d’intérêt. En particulier, le boson de Higgs étant une particule clef au sein du Modèle Standard des particules, les expérimentateurs étudient ses propriétés avec beaucoup de soin.Le Modèle Standard, dont le but est de décrire les interactions entre particules élémentaires, n’est cependant pas une théorie complète. En effet, en plus de quelques problèmes d’ordre théorique, certains phénomènes observés expérimentalement ne peuvent pas être expliqués par ce modèle. Les théoriciens en physique des particules cherchent donc à établir une nouvelle théorie venant le compléter et permettant d’expliquer pleinement les observations expérimentales.Cette thèse est axée sur l’étude du secteur scalaire de modèles au-delà du Modèle Standard des particules. J’ai plus particulièrement travaillé sur un modèle à deux doublets de Higgs – modèle purement effectif mais qui peut être inclus dans d’autres théories plus abouties – ainsi que sur un modèle construit comme une combinaison entre les théories déjà très proches de techicouleur et de Higgs composites, et ce dans le cas particulier d’une brisure de symétrie SU (4) ? Sp(4). J’ai étudié ce dernier modèle d’un point de vue effectif mais la théorie complète est capable depallier un certain nombre des limitations du Modèle Standard.Chacun de ces modèles inclut un secteur scalaire plus riche que celui du Modèle Standard et contient au moins une particule pouvant être assimilée au boson de Higgs découvert au LHC. J’ai réalisé l’étude phénoménologique de chacun de ces modèles et les ai confrontés à des contraintes tant théoriques qu’expérimentales – en particulier celles obtenues grâce aux études les plus récentes, portant sur le boson de Higgs et sur de potentielles particules scalaires additionnelles, réalisées par les équipes du LHC. Cela m’a permis de contraindre les paramètres libres des modèles et en particulier de restreindre les valeurs possibles pour la masse des autres particules scalaires, permettant de mieux cibler les zones où ces nouvelles particules, si elles existent, pourraient être détectées au LHC.Ces deux théories, bien que très contraintes par les données expérimentales, ne sont toujours pas exclues par les contraintes expérimentales les plus récentes


  • Résumé

    Following the discovery of the Higgs boson in June 2012 at the Large Hadron Collider, the particle collider located beneath the France-Switzerland border, interest in the study of the scalar sector in elementary particle physics significantly increased. In particular, as the Higgs boson plays a very special role in the Standard Model of particle physics, experimentalists study its properties with great care.The goal of the Standard Model is to describe the interactions between elementary particles. However the theory is not quite complete. Indeed, in addition to some purely theoretical problems, a number of experimental observations cannot be explained by the Standard Model. Theorists are therefore looking for a more comprehensive theory able to fully explain the observations.This thesis is based on the study of the scalar sector of two different extensions of the Standard Model of particle physics. I have worked on the Two-Higgs Doublet Model – this model is purely effective but can be included in more comprehensive theories – as well as on a model based on a combination of Technicolor and Composite Higgs theories in the framework of the SU (4) ? Sp(4) symmetry breaking pattern. I studied the latter via an effective approach but the full theory is able to get rid of some of the pitfalls of the Standard Model.These two models include a scalar sector that is richer than the one found in the Standard Model and contain at least one particle which can be assimilated to the Higgs boson discovered at the LHC.I performed a phenomenological study for these two models and tested them against both theoretical and experimental constraints. In particular I used the latest studies on the 125 GeV Higgs boson and on possible additional scalars performed by the ATLAS and CMS collaborations. The application of all these constraints drastically reduced the available parameter space of the two models. In particular it narrowed the possible mass range of the additional scalars, allowing to know more accurately where to search them experimentally in order to prove or rule out their possible existence.As of today the two theories I worked on are still not excluded by the latest experimentaldata


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université Claude Bernard. Service commun de la documentation. Bibliothèque numérique.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.