Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Dans cette thèse, nous traitons de l'extension supersymétrique minimale du Modèle Standard (MSSM). Dans un premier temps, Nous analysons les conséquences de l'introduction des phases supersymétriques dans le MSSM. Nous examinons la stabilité des limites obtenues sans phases pour la recherche de charginos pour une énergie de 189 GeV par l'expérience DELPHI du LEP. Ensuite, nous montrons l'importance des corrélations de spin pour l'extraction des paramètres du MSSM à partir des distributions angulaires des particules finales. Pour celà nous utilisons la méthode des amplitudes d'hélicité pour le calcul des sections efficaces associées à la production des particules supersymétriques. Enfin, nous développons une analyse pour la recherche des partenaires supersymétriques des électrons et des muons (sélectrons et smuons) lors des collisions électron positron avec le détecteur DELPHI du LEP. Nous utilisons une méthode fondée sur un réseau de neurones pour extraire le signal (deux leptons acoplanaires de même saveur et de charges opposées) des processus issus du Modèle Standard (les processus W+W- et les processus à deux photons). L'analyse des données recueillies pour les énergies de collision de 184 à 202 GeV, soit une luminosité équivalente de 440pb-1 n'a montré aucune déviation significative par rapport aux prédictions du Modèle Standard. Nous avons donc établi une limite inférieure sur la masse du sélectron et du smuon.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Nous explorons la structure des vides dans une déformation massive de la théorie de Yang-Mills maximalement supersymétrique en quatre dimensions. Sur un espace-temps topologiquement trivial, la théorie des orbites nilpotentes dans les algèbres de Lie rend possible le calcul exact de l'indice de Witten. Nous en donnons les fonctions génératrices pour les algèbres classiques, et recourons à un calcul explicite pour les exceptionnelles. Après compactification sur un cercle, un lien entre les théories de jauge supersymétriques et les systèmes intégrables est exploitable pour réduire la chasse aux vides à une extrémisation du hamiltonien de Calogero-Moser elliptique twisté. Une analyse soigneuse des propriétés globales du groupe de jauge et des opérateurs de ligne est nécessaire pour obtenir un accord parfait. En combinant exploration numérique sur ordinateur et contrôle analytique grâce à la théorie des formes modulaires, nous exhibons la structure des vides massifs pour des algèbres de rang petit, et mettons en évidence de nouvelles propriétés modulaires. Nous montrons que des branches de vides de masse nulle existent, et nous en donnons la structure exacte pour les algèbres de rang deux. / We investigate the vacuum structure of a massive deformation of the maximally supersymmetric Yang-Mills gauge theory in four dimensions. When the topology of spacetime is trivial, the Witten index can be computed exactly for any gauge group using the theory of nilpotent orbits in Lie algebras. We provide generating functions for classical algebras and an explicit calculation for the exceptional ones. Upon compactification on a circle, one can use a bridge between supersymmetric gauge theories and complex integrable systems to reduce the analysis of vacua to the search of extrema of the twisted elliptic Calogero-Moser Hamiltonian. A careful inspection of global properties of the gauge group and line operators are needed to reach total agreement. Using a combination of numerical exploration on a computer and analytical control through the theory of modular forms, we determine the structure of massive vacua for low-rank gauge algebras and exhibit new modular properties. We also show that massless branches of vacua can exist, and provide an analytic description for rank two gauge algebras.

Nous étudions des solutions avec flux de la théorie des cordes, sur un espace-temps dix-dimensionnel séparé en un espace-temps quatre-dimensionnel maximalement symétrique, et une variété interne six-dimensionnelle M, étant ici une variété résoluble (un tore twisté). Ces solutions sont intéressantes pour relier la théorie des cordes à une extension supersymétrique (SUSY) du modèle standard des particules, ou à des modèles cosmologiques. Pour des solutions SUSY des supergravités de type II, la présence de flux sur M aide à résoudre le problème des moduli. Une classe plus large de variétés que le simple Calabi-Yau peut alors être considérée pour M, et une caractérisation générale est donnée en terme de Géométrie Complexe Généralisée: M doit être un Calabi-Yau Généralisé (GCY). Il a été montré qu'une sous-classe de variétés résolubles sont des GCY, donc nous allons chercher des solutions sur de telles M. Pour y parvenir, nous utilisons une méthode de résolution algorithmique. Nous étudions ensuite un certain type de solutions: celles qui admettent une structure SU(2) intermédiaire. Par la suite, nous considérons le twist, une transformation qui relie des solutions sur le tore à d'autres sur variétés résolubles. En déterminant des contraintes sur le twist pour générer des solutions, nous parvenons à relier des solutions connues, et nous en trouvons une nouvelle. Nous l'utilisons également pour relier des solutions avec flux de la corde hétérotique. Nous considérons finalement des solutions de de Sitter dix-dimensionnelles. Plusieurs problèmes, dont la brisure de la SUSY, rendent la recherche de telles solutions difficile. Nous proposons un ansatz pour des sources brisant la SUSY qui aide à surmonter ces difficultés. Nous donnons alors une solution explicite sur variété résoluble, et discutons partiellement sa stabilité quatre-dimensionnelle.

Cette thèse présente plusieurs aspects de l'interaction entre la physique des hautes énergies et la cosmologie. Elle étudie en détail les prédictions d'une classe de théories de physique des particules au-delà du Modèle Standard concernant la formation des défauts topologiques (cordes cosmiques en particulier). Ce cadre de travail permet aussi de définir des modèles d'inflation bien motivés qui sont eux aussi étudiés. Dans le cadre des théories de Grande Unification supersymétrique, on construit une classe de modèles en accord avec la phénoménologie de la physique des particules et les observations de la cosmologie. Ces modèles doivent en particulier être en accord avec les mesures sur la durée de vie du proton, doivent expliquer les oscillations des neutrinos, et l'asymétrie matière/antimatière. Une phase d'inflation hybride doit, par ailleurs, permettre de résoudre les problèmes de la cosmologie. Dans ce cadre motivé, la généricité de la formation des cordes cosmiques est démontrée. Ces cordes sont stables et génériquement formées à la fin de la dernière phase d'inflation. Cela montre qu'elles sont très massives et ont un rôle potentiellement important dans la génération des fluctuations de température du fond diffus cosmologique. Comme les observations cosmologiques indiquent une rôle faible voire négligeable, cela contraint fortement les modèles théoriques. <br /><br />Une étude de la contribution relative de ces cordes cosmiques aux anisotropies de température pour les deux modèles standards d'inflation hybride supersymétrique permet de montrer qu'ils sont tous deux en accord avec les observations, contrairement à ce que l'on pensait. Les contraintes fortes sur la contribution admissible des cordes aux CMB se traduisent alors en contraintes fortes sur tous les paramètres des modèles inflationnaires : constantes de couplage et échelle d'énergie de l'inflation. A la lumière de ces nouvelles contraintes, il devient possible de s'exprimer quant à l'aspect naturel de ces théories. On montre ainsi qu'ils souffrent de la nécessité d'ajuster finement leurs constantes de couplage : ceci est définitivement reconnu comme non naturel.<br /><br />La contrainte sur la phase inflationnaire est aussi étudiée du point de vue de l'extraction de ses paramètres à partir des données d'expériences futures d'observation de la polarisation du CMB. Des outils statistiques permettant de mesurer les paramètres cosmologiques et d'estimer l'erreur sur ces estimations sont numériquement implémentés. L'effet de lentille gravitationnelle sur ces outils est ensuite étudié analytiquement et numériquement. Cela permet de valider l'approximation usuelle qui consiste à négliger l'effet de lentille sur la non gaussianité des données du CMB, à travers leur fonction de corrélation à quatre points.

Notre thèse est divisée en 2 chapitres indépendants correspondant chacun à un article. Dans le premier chapitre, nous définissons une notion de surfaces isotropes dans les octonions, i.e. sur lesquelles certaines formes symplectiques canoniques s'annulent. En utilisant le produit vectoriel dans O, nous définissons une application rho de la grassmanienne des plans de O dans la sphère de dimension 6. Cela nous permet d'associer à chaque surface Sigma de O une fonction rho_Sigma de la surface sur la sphère. Alors, nous montrons que les surfaces isotropes de O telles que cette fonction est harmonique sont solutions d'un système complètement intégrable. En utilisant les groupes de lacets, nous construisons une représentation de type Weierstrass de ces surfaces. Par restriction au corps des quaternions, nous retrouvons comme cas particulier les surfaces lagrangiennes hamiltoniennes stationnaires de R^4. Par restriction à Im(H), nous retrouvons les surfaces CMC de R^3. Dans le second chapitre, nous étudions les applications supersymétriques harmoniques définies sur R^{2|2} et à valeurs dans un espace symétrique, du point de vue des systèmes intégrables. Il est bien connu que les applications harmoniques de R^2 à valeurs dans un espace symétrique sont solutions d'un système intégrable. Nous montrons que les applications superharmoniques de R^{2|2} dans un espace symétrique sont solutions d'un système intégrable, et que l'on a une représentation de type Weierstrass en termes de potentiels holomorphes (ainsi qu'en termes de potentiels méromorphes). Nous montrons également que les applications supersymétriques primitives de R^{2|2} dans un espace 4-symétrique donnent lieu, par restriction à R^2, à des solutions du système elliptique du second ordre associé à l'espace 4-symétrique considéré (au sens de C.L. Terng).Ceci nous permet d'obtenir, de manière conceptuelle, une sorte d'interprétation supersymétrique de tous les systèmes elliptiques du second ordre associés à un espace 4-symétrique, en particulier du système intégrable construit au chapitre 1 (et plus particulièrement des surfaces lagrangiennes hamiltoniennes stationnaires dans un espace symétrique).

Cette thèse est dédiée à l'étude d'une classe de couplages dans l'action effective de la théorie des cordes qui se trouvent au croisement entre la théorie des cordes topologique et les théories de jauge supersymétriques. Ces couplages généralisent un ensemble de couplages gravitationnels qui calculent la fonction de partition de la théorie des cordes topologique. Dans la limite de théorie des champs, ces derniers reproduisent la fonction de partition de la théorie de jauge dans le fond Oméga lorsque l'un des paramètres de ce dernier, epsilon_+ , est égal à zéro. Cela suggère naturellement l'existence d'une généralisation dénommée la corde topologique raffinée. Les couplages étudiés dans ce manuscrit sont caractérisés par un multiplet vectoriel supplémentaire et sont calculés, en théorie des cordes, aux niveaux perturbatif et non-perturbatif. De plus, leur limite de théorie des champs donne la fonction de partition de la théorie des champs dans un fond Oméga général. Ainsi, ces couplages ouvrent de nouvelles perspectives pour la définition, au niveau de la surface d'univers, de la théorie des cordes topologiques raffinée.

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