Extr. de: Diss.--Physique--Regensburg (Allemagne)--Universität Regensburg, 2000. / Bibliogr. p. 141-143.

Développé dans les années 50, le modèle de Skyrme est un modèle efficace à basse énergie qui tente de représenter les noyaux atomiques. Bien qu'intéressant, le modèle original rencontre deux problèmes majeurs : il prédit des énergies de liaison trop élevées pour les noyaux et il leur prête une structure cristalline qui n'est pas observée expérimentalement. Afin de régler ces problèmes, Adam, Sánchez-Guillén et Wereszczynski, en 2010, ont développé le modèle de Skyrme BPS en modifiant le lagrangien du modèle original. Toutefois, leur version ne permet pas de représenter des particules physiques. C'est pour cette raison que le modèle de Skyrme quasi-BPS fut développé par Bonenfant et Marleau en 2010. Le lagrangien du modèle de Skyrme quasi-BPS comprend les termes du modèle de Skyrme original en plus de ceux du modèle de Skyrme BPS, soit des termes d'ordre zéro, deux, quatre, et six en dérivée. En 2018, Bartolini, Bolognesi et Proto proposèrent une façon de générer le lagrangien du modèle de Skyrme quasi-BPS en se basant sur le modèle de Sakai-Sugimoto, qui est une extension holographique de la chromodynamique quantique. Nous tenterons, pour ce projet de recherche, d'utiliser leur méthode afin de générer des termes d'ordre supérieur en dérivée dans le lagrangien. Ainsi, nous souhaitons explorer le parallèle entre le modèle d'élasticité et le modèle de Skyrme proposé par Manton en 1987. / Developed in the 50s, the Skyrme model is a low energy effective model that aims to represent atomic nuclei. Although interesting, the original model bumps into two major problems : it predicts binding energies that are too high compared to experimental results and gives the nuclei crystalline structures that are not observed experimentally. To solve these problems, Adam, Sánchez-Guillén and Wereszczynski, in 2010, developed the BPS Skyrme model by modifying the original lagrangian. However, their version cannot represent real particles. In order to remedy this problem, the q-BPS Skyrme model was developed by Bonenfant and Marleau in 2010. Its lagrangian includes both the terms from the lagrangian of the original Skyrme model and the ones from the lagrangian of the BPS Skyrme model, that is, terms of order 0, 2, 4 and 6 in derivative. In 2018, Bartolini, Bolognesi and Proto proposed a way to generate the q-BPS Skyrme model lagrangian using the Sakai-Sugimoto model, which is a holographic extension of quantum chromodynamics. We will try, for this research project, to generalize their method in order to generate higher order terms in derivative in the q-BPS lagrangian. This way, we hope to explore the parallel between the elasticity theory and the Skyrme model described by Manton in 1987.

Développé dans les années 50, le modèle de Skyrme est un modèle efficace à basse énergie qui tente de représenter les noyaux atomiques. Bien qu'intéressant, le modèle original rencontre deux problèmes majeurs : il prédit des énergies de liaison trop élevées pour les noyaux et il leur prête une structure cristalline qui n'est pas observée expérimentalement. Afin de régler ces problèmes, Adam, Sánchez-Guillén et Wereszczynski, en 2010, ont développé le modèle de Skyrme BPS en modifiant le lagrangien du modèle original. Toutefois, leur version ne permet pas de représenter des particules physiques. C'est pour cette raison que le modèle de Skyrme quasi-BPS fut développé par Bonenfant et Marleau en 2010. Le lagrangien du modèle de Skyrme quasi-BPS comprend les termes du modèle de Skyrme original en plus de ceux du modèle de Skyrme BPS, soit des termes d'ordre zéro, deux, quatre, et six en dérivée. En 2018, Bartolini, Bolognesi et Proto proposèrent une façon de générer le lagrangien du modèle de Skyrme quasi-BPS en se basant sur le modèle de Sakai-Sugimoto, qui est une extension holographique de la chromodynamique quantique. Nous tenterons, pour ce projet de recherche, d'utiliser leur méthode afin de générer des termes d'ordre supérieur en dérivée dans le lagrangien. Ainsi, nous souhaitons explorer le parallèle entre le modèle d'élasticité et le modèle de Skyrme proposé par Manton en 1987. / Developed in the 50s, the Skyrme model is a low energy effective model that aims to represent atomic nuclei. Although interesting, the original model bumps into two major problems : it predicts binding energies that are too high compared to experimental results and gives the nuclei crystalline structures that are not observed experimentally. To solve these problems, Adam, Sánchez-Guillén and Wereszczynski, in 2010, developed the BPS Skyrme model by modifying the original lagrangian. However, their version cannot represent real particles. In order to remedy this problem, the q-BPS Skyrme model was developed by Bonenfant and Marleau in 2010. Its lagrangian includes both the terms from the lagrangian of the original Skyrme model and the ones from the lagrangian of the BPS Skyrme model, that is, terms of order 0, 2, 4 and 6 in derivative. In 2018, Bartolini, Bolognesi and Proto proposed a way to generate the q-BPS Skyrme model lagrangian using the Sakai-Sugimoto model, which is a holographic extension of quantum chromodynamics. We will try, for this research project, to generalize their method in order to generate higher order terms in derivative in the q-BPS lagrangian. This way, we hope to explore the parallel between the elasticity theory and the Skyrme model described by Manton in 1987.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Physique Corpusculaire : Clermont-Ferrand 2 : 2005. / Thèse avec annexes. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 183-188.

La Chromodynamique Quantique (QCD) est la théorie fondamentale de l'interaction forte entre les quarks et les gluons portant une charge de couleur. La QCD prévoit l'affaiblissement du couplage fort αs avec l'échelle d'énergie sous l'effet d'auto-couplage du champ gluonique. La principale conséquence phénoménologique de cette prédiction est la quasi-liberté (liberté asymptotique) des particules colorées, confinées normalement dans des hadrons neutres de couleur, aux échelles d'énergie de l'ordre de l'échelle électrofaible (~ 100 GeV). Si l'évolution de l'interaction forte est une prédiction de la QCD, son intensité absolue reste un paramètre libre qui doit être mesuré expérimentalement. Cette thèse est divisée en 3 parties : la première partie est consacrée aux fondements théoriques de l'analyse ; la seconde partie est consacrée à la mesure expérimentale des sections efficaces de production de jets ; la troisième partie est consacrée à l'interprétation de la mesure dans le cadre de la QCD et à l'extraction de αs.

Cette thèse, conduite dans le contexte de la recherche du boson de Higgs, dernière pièce manquante du mécanisme de brisure de la symétrie électrofaible et qui est une des plus importantes recherches auprès des collisionneurs hadroniques actuels, traite de la phénoménologie de ce boson à la fois dans le Modèle Standard (SM) et dans son extension supersymétrique minimale (MSSM). Après un résumé de ce qui constitue le Modèle Standard dans une première partie, nous présenterons nos prédictions pour la section efficace inclusive de production du boson de Higgs dans ses principaux canaux de production auprès des deux collisionneurs hadroniques actuels que sont le Tevatron au Fermilab et le grand collisionneur de hadrons (LHC) au CERN, en commençant par le cas du Modèle Standard. Le principal résultat présenté est l'étude la plus exhaustive possible des différentes sources d'incertitudes théoriques qui pèsent sur le calcul : les incertitudes d'échelles vues comme une mesure de notre ignorance des termes d'ordre supérieur dans un calcul perturbatif à un ordre donné, les incertitudes reliées aux fonctions de distribution de partons dans le proton/l'anti--proton (PDF) ainsi que les incertitudes reliées à la valeur de la constante de couplage fort, et enfin les incertitudes provenant de l'utilisation d'une théorie effective qui simplifie le calcul des ordres supérieurs dans la section efficace de production. Dans un second temps nous étudierons les rapports de branchement de la désintégration du boson de Higgs en donnant ici aussi les incertitudes théoriques qui pèsent sur le calcul. Nous poursuivrons par la combinaison des sections efficaces de production avec le calcul portant sur la désintégration du boson de Higgs, pour un canal spécifique, montrant quelles en sont les conséquences intéressantes sur l'incertitude théorique totale. Ceci nous amènera à un résultat significatif de la thèse qui est la comparaison avec l'expérience et notamment les résultats des recherches du boson de Higgs au Tevatron. Nous irons ensuite au-delà du Modèle Standard dans une troisième partie où nous donnerons quelques ingrédients sur la supersymétrie et sa mise en application dans le MSSM où nous avons cinq bosons de Higgs, puis nous aborderons leur production et désintégration en se focalisant sur les deux canaux de production principaux par fusion de gluon et fusion de quarks $b$. Nous présenterons les résultats significatifs quant à la comparaison avec aussi bien le Tevatron que les résultats très récents d'ATLAS et CMS au LHC qui nous permettront d'analyser l'impact de ces incertitudes sur l'espace des paramètres du MSSM, sans oublier de mentionner quelques bruits de fond du signal des bosons de Higgs. Tout ceci va nous permettre de mettre en avant le deuxième résultat très important de la thèse, ouvrant une nouvelle voie de recherche pour le boson de Higgs standard au LHC. La dernière partie sera consacrée aux perspectives de ce travail et notamment donnera quelques résultats préliminaires dans le cadre d'une étude exclusive, d'un intérêt primordial pour les expérimentateurs. / This thesis has been conducted in the context of one of the utmost important searches at current hadron colliders, that is the search for the Higgs boson, the remnant of the electroweak symmetry breaking. We wish to study the phenomenology of the Higgs boson in both the Standard Model (SM) framework and its minimal Supersymmetric extension (MSSM). After a review of the Standard Model in a first part and of the key reasons and ingredients for the supersymmetry in general and the MSSM in particular in a third part, we will present the calculation of the inclusive production cross sections of the Higgs boson in the main channels at the two current hadron colliders that are the Fermilab Tevatron collider and the CERN Large Hadron Collider (LHC), starting by the SM case in the second part and presenting the MSSM results, where we have five Higgs bosons and focusing on the two main production channels that are the gluon gluon fusion and the bottom quarks fusion, in the fourth part. The main output of this calculation is the extensive study of the various theoretical uncertainties that affect the predictions: the scale uncertainties which probe our ignorance of the higher–order terms in a fixed order perturbative calculation, the parton distribution functions (PDF) uncertainties and its related uncertainties from the value of the strong coupling constant, and the uncertainties coming from the use of an effective field theory to simplify the hard calculation. We then move on to the study of the Higgs decay branching ratios which are also affected by diverse uncertainties. We will present the combination of the production cross sections and decay branching fractions in some specific cases which will show interesting consequences on the total theoretical uncertainties. We move on to present the results confronted to experiments and show that the theoretical uncertainties have a significant impact on the inferred limits either in the SM search for the Higgs boson or on the MSSM parameter space, including some assessments about SM backgrounds to the Higgs production and how they are affected by theoretical uncertainties. One significant result will also come out of the MSSM analysis and open a novel strategy search for the Standard Higgs boson at the LHC. We finally present in the last part some preliminary results of this study in the case of exclusive production which is of utmost interest for the experimentalists.

Cette thèse, conduite dans le contexte de la recherche du boson de Higgs, dernière pièce manquante du mécanisme de brisure de la symétrie électrofaible et qui est une des plus importantes recherches auprès des collisionneurs hadroniques actuels, traite de la phénoménologie de ce boson à la fois dans le Modèle Standard (SM) et dans son extension supersymétrique minimale (MSSM). Après un résumé de ce qui constitue le Modèle Standard dans une première partie, nous présenterons nos prédictions pour la section efficace inclusive de production du boson de Higgs dans ses principaux canaux de production auprès des deux collisionneurs hadroniques actuels que sont le Tevatron au Fermilab et le grand collisionneur de hadrons (LHC) au CERN, en commençant par le cas du Modèle Standard. Le principal résultat présenté est l'étude la plus exhaustive possible des différentes sources d'incertitudes théoriques qui pèsent sur le calcul : les incertitudes d'échelles vues comme une mesure de notre ignorance des termes d'ordre supérieur dans un calcul perturbatif à un ordre donné, les incertitudes reliées aux fonctions de distribution de partons dans le proton/l'anti--proton (PDF) ainsi que les incertitudes reliées à la valeur de la constante de couplage fort, et enfin les incertitudes provenant de l'utilisation d'une théorie effective qui simplifie le calcul des ordres supérieurs dans la section efficace de production. Dans un second temps nous étudierons les rapports de branchement de la désintégration du boson de Higgs en donnant ici aussi les incertitudes théoriques qui pèsent sur le calcul. Nous poursuivrons par la combinaison des sections efficaces de production avec le calcul portant sur la désintégration du boson de Higgs, pour un canal spécifique, montrant quelles en sont les conséquences intéressantes sur l'incertitude théorique totale. Ceci nous amènera à un résultat significatif de la thèse qui est la comparaison avec l'expérience et notamment les résultats des recherches du boson de Higgs au Tevatron. Nous irons ensuite au-delà du Modèle Standard dans une troisième partie où nous donnerons quelques ingrédients sur la supersymétrie et sa mise en application dans le MSSM où nous avons cinq bosons de Higgs, puis nous aborderons leur production et désintégration en se focalisant sur les deux canaux de production principaux par fusion de gluon et fusion de quarks $b$. Nous présenterons les résultats significatifs quant à la comparaison avec aussi bien le Tevatron que les résultats très récents d'ATLAS et CMS au LHC qui nous permettront d'analyser l'impact de ces incertitudes sur l'espace des paramètres du MSSM, sans oublier de mentionner quelques bruits de fond du signal des bosons de Higgs. Tout ceci va nous permettre de mettre en avant le deuxième résultat très important de la thèse, ouvrant une nouvelle voie de recherche pour le boson de Higgs standard au LHC. La dernière partie sera consacrée aux perspectives de ce travail et notamment donnera quelques résultats préliminaires dans le cadre d'une étude exclusive, d'un intérêt primordial pour les expérimentateurs.

En 2008, le futur collisionneur du CERN, le Large Hadron Collider (LHC), commencera à récolter les données issues des collisions entre protons à l'échelle du TeV, dans le but de comprendre la brisure de la symétrie électro-faible. Un grand nombre de réactions incluant de nombreuses particules dans l'état final doit être étudié avec précision. Ces possibilités de découverte du LHC ne pourront être pleinement exploitées que si le bruit de fond de la Chromodynamique Quantique est bien maîtrisé. Parmi les réactions comprenant plus de quatre particules, la production associée d'une paire de bosons de jauge faible (W, Z) associée à un jet constitue un des bruits de fond pour la recherche du boson de Higgs au LHC. Il est important de calculer cette réaction à l'approximation dite "au-delà des logarithmes dominants", qui consiste à ajouter à l'ordre dominant le plus bas les deux contributions suivantes : la correction virtuelle (c'est un calcul d'amplitudes à une boucle) et l'émission réelle (c'est un calcul d'amplitudes à l'arbre mais avec un parton de plus dans l'état final). Des expressions analytiques suffisamment compactes pour être évaluées numériquement ont été obtenues et sont en parfait accord avec les résultats de deux autres groupes de recherche indépendants. Quant à l'émission réelle, toutes les contributions ont été évaluées à l'aide de programmes de génération automatique d'amplitudes à l'arbre. Ainsi, nous sommes en mesure de présenter des prédictions précises concernant les corrections à l'ordre supérieur de la section efficace totale de cette réaction au LHC.

Le modèle de Skyrme est une théorie des champs classique non-linéaire qui possède des solitons topologiques comme solutions. De façon innovatrice, ces solutions sont utilisées par Skyrme pour décrire les baryons. Ceci est justifié puisque le modèle est une théorie efficace de la chromodynamique quantique à basse énergie et puisque les solutions possèdent un nombre topologique conservé qu'on associe au nombre baryonique. Le modèle original permet de décrire les propriétés des nucléons avec une précision de 30% ou mieux, mais a de la difficulté à reproduire les caractéristiques des baryons de masse élevé. En effet, l'énergie de liaison des multi-skyrmions est très grande et les densités baryonique possèdent des structures spatiales complexes et de type coquille ce qui s'éloignent des observations expérimentales. On propose alors une extension du modèle afin d'améliorer précisément les deux problèmes précédents. Ce travail introduit le modèle de Skyrme quasi-BPS dont les solutions analytiques saturent presque la borne de Bogomol'nyi améliorant les prédictions de l'énergie de liaison des multi-skyrmions. Le choix d'un potentiel permettant d'obtenir des densités baryonique de configurations pleines et l'ajout de l'énergie de Coulomb et de brisure de symétrie d'isospin à la masse du skyrmion sont les contributions originales de ce travail. Ceci permet d'obtenir des meilleurs prédictions physiques pour les multi-skyrmions de nombre baryonique très élevé que dans le modèle original et l'analyticité des solutions en simplifie le traitement. Pour ces raisons, le modèle de Skyrme quasi-BPS s'avère une bonne théorie efficace pour la descriptions des noyaux atomiques.

La recherche d’une théorie décrivant les états de hadrons à basse énergie est primordial pour la compréhension complète de la chromodynamique quantique. Dans ce domaine, les théories de Skyrme sont encore reconnues comme d’excellentes candidates. Existant depuis plus de soixante ans, plusieurs extensions ont été proposées et une d’entre elles fera l’objet de ce mémoire : l’extension quasi-BPS (Bogomol’nyi-Prasad-Sommerfield). L’énergie classique des configurations de ce modèle BPS est près de saturer une certaine borne qui assure que les états de la théorie ne seront presque pas liés, ce qui se rapproche grandement de l’observation expérimentale. La possibilité de réintroduire une énergie de liaison par l’ajout de perturbations ainsi que diverses contributions énergétiques ressortant de la quantification des états sera examinée. Nous verrons que cette approche est prometteuse, puisqu’elle permet d’obtenir des prédictions convaincantes sur la majorité des caractéristiques des noyaux atomiques.