Malgré un succès expérimental incontestable, le Modèle standard (MS) de la physique des particules laisse de nombreuses questions fondamentales sans réponse, comme le problème de hiérarchie et l’origine de la matière noire, motivant l’étude de la « nouvelle physique ». Le Modèle Standard Supersymétrique Non-Minimal (MSSNM) est une extension très intéressante du MS répondant à ces deux problèmes. Il comprend une riche phénoménologie, en principe accessible au Grand Collisionneur de Hadrons (LHC). En particulier, son secteur de Higgs est étendu par rapport au MS, générant six scalaires. Le but de cette thèse est d’étudier le potentiel de découverte de ces bosons de Higgs supplémentaires au LHC. Après une introduction du MSSNM et de ses motivations, nous étudions d’abord les perspectives de découverte d’un scalaire, plus léger que la résonance à 125 GeV mise en évidence au CERN, en passant en revue ses possibles modes de production et de détection dans les phases à venir du LHC, et ses possibles impacts sur les couplages du boson de Higgs du MS. Ensuite, les perspectives de recherche via les cascades de Higgs, impliquant des bosons de Higgs supplémentaires légers et lourds, est présentée. Des études détaillées au moyen de méthodes Monte-Carlo ont été réalisées, et de nouvelles analyses dédiées sont présentées. Ces derniers résultats ne sont pas restreints au MSSNM, et peuvent être interprétés dans une large classe de modèles. / Despite its incontestable experimental success, the Standard Model of particle physics leaves unanswered many fundamental questions like the hierarchy problem and the origin of dark matter, motivating the study of physics beyond its scope. The NMSSM is a well-motivated extension of the SM addressing these two issues. It features a rich phenomenology accessible, in principle, at the LHC. In particular, the Higgs sector of the NMSSM is extended with respect to the SM giving rise to six scalars. It is the aim of this thesis to study the discovery potential of these extra Higgs bosons at the LHC. After introducing the NMSSM and its motivation, we first study the discovery prospects for a scalar lighter than the 125 GeV resonance found at CERN, reviewing its possible production and detection at the upcoming runs of the LHC and its possible impact on couplings of the Standard Model Higgs boson. Next, prospects for searches via Higgs cascades involving extra light and heavy Higgs bosons are presented. Detailed studies by means of Monte Carlo methods are performed, and new dedicated analysis are proposed. These last results are not confined to the NMSSM and can be interpreted in a wide class of models.

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(理学) / 甲第22997号 / 理博第4674号 / 新制||理||1670(附属図書館) / 京都大学大学院理学研究科物理学・宇宙物理学専攻 / (主査)准教授 國友 浩, 教授 杉本 茂樹, 教授 田中 貴浩 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Science / Kyoto University / DFAM

<p>Motivated by the future prospects of the Windchime project, we show that even a small prototype array of 7 commercial accelerometers can be used to calculate dark matter limits for the well-known B − L coupled dark photon. As a member of the ultralight sector, the dark photon would be observed in high occupancy as a persistent plane wave characterized by de Broglie wavelength and coupling to the standard model via a hypothesized baryon minus lepton quantum number, g_B−L. Such an interaction can be probed by measuring the differential force or acceleration between two bodies of differing B −L charge-to-mass ratios. This is accomplished for a 7 sensor array of MEMS accelerometers by rigidly coupling all the sensors to a material of known B − L charge. Using a log-likelihood ratio test and Fourier transformed data from the prototype array, we are able to set a limit on g_B−L ∼ 10^−11 within a mass range of 10^{−13}−10^{−12}eV . Setting these noncompetitive limits with real data serves as a proof-of-principle demonstration of the limit-setting procedure used in Windchime future projections for B − L coupled ultralight dark matter. Additionally, this basic setup could be used for future studies on the properties of a detector array. </p>

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京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(理学) / 甲第24411号 / 理博第4910号 / 新制||理||1702(附属図書館) / 京都大学大学院理学研究科物理学・宇宙物理学専攻 / (主査)教授 青木 慎也, 教授 大西 明, 教授 橋本 幸士 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Science / Kyoto University / DFAM

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京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(理学) / 甲第23697号 / 理博第4787号 / 新制||理||1685(附属図書館) / 京都大学大学院理学研究科物理学・宇宙物理学専攻 / (主査)教授 青木 慎也, 教授 大西 明, 教授 萩野 浩一 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Science / Kyoto University / DFAM