Phenomenology of Dark Matter Annihilation and Non-Minimal Flavour Violation in the MSSM
Phénoménologie d'annihilation de matière noire et de violation non-minimale de la saveur dans le MSSM
Résumé
In absence of direct experimental evidence, it is essential to constrain the parameter space of the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM) both at the Supersymmetry breaking and the electroweak scale.
After a brief introduction to Supersymmetry (SUSY), we present an extensive analysis of electroweak, low energy, and cosmological constraints in minimal supergravity (mSUGRA) and gauge-mediated SUSY-breaking (GMSB) scenarios. We include the possibility of non-minimal flavour violation (NMFV) in the squark sector and define ``collider-friendly'' benchmark points based on detailed scans of the parameter space.
We then consider neutralino pair annihilation into quark-antiquark pairs that dominates wide ranges of the mSUGRA parameter space. We present the corresponding full one-loop QCD and SUSY-QCD calculation and show numerically that the loop diagrams have an important impact on the annihilation cross section and, in consequence, in the prediction of the dark matter relic density, resulting in a modification of the preferred regions of the parameter space.
We finally present analytical expressions and numerical predictions for squark, gaugino, and gravitino production cross sections at the LHC in GMSB with NMFV. We also discuss the phenomenology of flavour mixing and cosmological implications on the gravitino mass within this context.
After a brief introduction to Supersymmetry (SUSY), we present an extensive analysis of electroweak, low energy, and cosmological constraints in minimal supergravity (mSUGRA) and gauge-mediated SUSY-breaking (GMSB) scenarios. We include the possibility of non-minimal flavour violation (NMFV) in the squark sector and define ``collider-friendly'' benchmark points based on detailed scans of the parameter space.
We then consider neutralino pair annihilation into quark-antiquark pairs that dominates wide ranges of the mSUGRA parameter space. We present the corresponding full one-loop QCD and SUSY-QCD calculation and show numerically that the loop diagrams have an important impact on the annihilation cross section and, in consequence, in the prediction of the dark matter relic density, resulting in a modification of the preferred regions of the parameter space.
We finally present analytical expressions and numerical predictions for squark, gaugino, and gravitino production cross sections at the LHC in GMSB with NMFV. We also discuss the phenomenology of flavour mixing and cosmological implications on the gravitino mass within this context.
En l'absence d'évidence expérimentale directe de superpartenaires, il est essentiel de contraindre l'espace des paramètres du Modèle Standard Supersymétrique Minimal (MSSM) aux échelles de la brisure de la Supersymétrie et électrofaible.
Après une brève introduction à la Supersymétrie (SUSY), nous présentons une analyse extensive des contraintes électrofaible, de basse énergie et cosmologiques dans des modèles de supergravité minimale (mSUGRA) et de brisure de Supersymétrie par médiation de jauge (GMSB). Nous incluons la possibilité de violation non-minimale de la saveur (NMFV) et définissons des scénarios ``benchmark'' basés sur des ``scans'' détaillés de l'espace des paramètres.
Ensuite, nous considérons l'annihilation d'une paire de neutralinos en une paire de quark-antiquark qui domine dans de larges régions de l'espace des paramètres dans les modèles mSUGRA. Nous présentons le calcul complet incluant des corrections à une boucle en QCD et SUSY-QCD de ces processus et montrons numériquement que les diagrammes à une boucle ont un impact non négligeable sur la section efficace d'annihilation. En conséquence, la prédiction de densité relique de matière noire reçoit des corrections importantes, ce qui résulte en une modification de la région cosmologiquement favorisée dans l'espace des paramètres.
Finalement, nous présentons des expressions analytiques et des prédictions numériques pour des sections efficaces de production de squarks, jauginos et gravitinos au LHC dans les modèles GMSB avec NMFV. Nous discutons également la phénoménologie du mélange de saveur et les implications cosmologiques sur la masse du gravitino dans ce contexte.
Après une brève introduction à la Supersymétrie (SUSY), nous présentons une analyse extensive des contraintes électrofaible, de basse énergie et cosmologiques dans des modèles de supergravité minimale (mSUGRA) et de brisure de Supersymétrie par médiation de jauge (GMSB). Nous incluons la possibilité de violation non-minimale de la saveur (NMFV) et définissons des scénarios ``benchmark'' basés sur des ``scans'' détaillés de l'espace des paramètres.
Ensuite, nous considérons l'annihilation d'une paire de neutralinos en une paire de quark-antiquark qui domine dans de larges régions de l'espace des paramètres dans les modèles mSUGRA. Nous présentons le calcul complet incluant des corrections à une boucle en QCD et SUSY-QCD de ces processus et montrons numériquement que les diagrammes à une boucle ont un impact non négligeable sur la section efficace d'annihilation. En conséquence, la prédiction de densité relique de matière noire reçoit des corrections importantes, ce qui résulte en une modification de la région cosmologiquement favorisée dans l'espace des paramètres.
Finalement, nous présentons des expressions analytiques et des prédictions numériques pour des sections efficaces de production de squarks, jauginos et gravitinos au LHC dans les modèles GMSB avec NMFV. Nous discutons également la phénoménologie du mélange de saveur et les implications cosmologiques sur la masse du gravitino dans ce contexte.
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