Origine et manifestation de la brisure de supersymétrie : Phénoménologie de l'annihilation de neutralinos en Zh et WW. Représentation (0,1/2) et dualité.
Résumé
Supersymmetry is an interesting extension of the Standard Model. Hence, its formal and phenomenological aspects need to be understood before establishing it is realized en Nature. Supersymmetry offers a natural darkmatter candidate. To check this hypothesis, a crucial point would be the Indirect Detection of neutralino annihilation products. Among annihilation channels, the one with a Z boson and a Higgs scalar, is of interest because of the hard spectrum it yields. However, the spectra needs to be weighted by branching ratios. The Zh channel is then known to be suppressed. We notice that the deeper broken the supersymmetry, the stronger the suppression. Thus the channel suppression has to be understood in terms of gauge independence of different diagrams involved, and high energy unitarity. A key element of the suppression for this channel is the Z boson polarization, which comes from the initial Majorana particles at rest. Finally, we investigate the role of polarization in the WW channel. Here, polarization does not suppress the channel but modifies the shape of the decay products spectra. This could be important from an experimental point of view. On a more formal side, we point out different kinds of representations of the (0,1/2) multiplet in superspace. First we concentrate on a new kind of superfield called X. We next present a duality in four dimensions, before showing its extension to superspace. Without supersymmetry, this duality links a 3-form to a constant. In superspace, we find that the duality links a 3-form superfield to the new X superfield. It is essential to understand that some components of the 3-form and the X superfield seem to help supersymmetry breaking. Finally we try to transmit this breaking to usual chiral superfields.
La supersymétrie est une extension possible du modèle standard. Il faut en maîtriser autant les aspects formels que la phénoménologie caractéristique pour espérer découvrir si c'est une symétrie choisie par la nature. La supersymétrie offre un candidat privilégié pour la matière noire : le neutralino le plus léger , un des enjeux actuels est de comprendre au mieux les spectres d'annihilation de neutralinos produisant des particules détectables. Ainsi, le canal Zh est important de par la nature dure de son spectre. Cependant, la section efficace d'annihilation de neutralinos dans ce canal est supprimée quand la supersymétrie est brisée. L'annulation de ce canal est alors à chercher dans des phénomènes connus pour le MS : indépendance de jauge et unitarité UV de la théorie. En outre, la suppression est liée au caractère Majorana des neutralinos , mais aussi à la limite d'annihilation au repos, qui confère une polarisation au boson Z. Le même phénomène de polarisation est mis en évidence pour l'annihilation en WW. Néanmoins, la polarisation des W ne supprime pas le canal mais modifie la forme des spectres de ses produits de désintégration qui pourraient être détectés.
D'un point de vue plus formel, les différentes représentations sur le super-espace du multiplet (0,1/2) sont passées en revue. Nous nous concentrons sur deux représentations spécifiques, le multiplet de 3-forme et le multiplet X. Le premier nous permet de réaliser un mécanisme de brisure de supersymétrie de type O'Raifeartaigh, sans singlet dans le superpotentiel. Le second multiplet contient les propriétés d'une brisure de supersymétrie. Nous mettons en évidence une relation de dualité entre ces deux représentations.
D'un point de vue plus formel, les différentes représentations sur le super-espace du multiplet (0,1/2) sont passées en revue. Nous nous concentrons sur deux représentations spécifiques, le multiplet de 3-forme et le multiplet X. Le premier nous permet de réaliser un mécanisme de brisure de supersymétrie de type O'Raifeartaigh, sans singlet dans le superpotentiel. Le second multiplet contient les propriétés d'une brisure de supersymétrie. Nous mettons en évidence une relation de dualité entre ces deux représentations.
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