Supersymmetry in Brane-Worlds
Supersymétrie dans les Univers Branaires
Résumé
This thesis is devoted to the analysis of the phenomena based on the presence of extra dimensions and branes, within the framework of supersymmetric theories. We propose an extension of the MSSM motivated by theories containing extra dimensions, in which the gauge sector is extended to form a N = 2 representation of the supersymmetry algebra. We describe how Dirac masses appear naturally for the gauginos in this model, and calculate the interactions and mass matrices of the new the neutralinos and charginos. Then we study, within the framework of five-dimensional supergravity theories, the coupling of the bulk gravitational fields to the chiral multiplets localized on the branes. This study leads to the introduction of a new off-shell extension of supergravity in five dimensions, which is well suited for coupling chiral fields on the branes to the bulk supergravity multiplet in the presence of a general superpotential and non vanishing F-terms vacuum expectation values. The generalized Scherk-Schwarz mechanism and the super-Higgs mechanism are also studied in detail in this class of theories. In particular we describe how the pseudo-Goldstinos appear when the supersymmetry is broken by F-terms on the branes and by a Scherk-Schwarz mechanism in the bulk. We also study possibilities for the identification of the pseudo-Goldstinos with the sterile neutrinos. Finally properties of the gravitinos in theories with six dimensions are studied.
Cette thèse est consacrée à l'analyse, dans le cadre des théories supersymétriques, des phénomènes liés à la présence de dimensions supplémentaires et de secteurs branaires. Nous proposons une extension du MSSM motivé par les théories présentant des dimensions supplémentaires, dans laquelle le secteur de jauge est étendu de manière à former une représentation N = 2 de l'algèbre de supersymétrie. Nous décrivons comment, dans ce modèle, des masses de Dirac apparaissent naturellement pour les jauginos, et calculons les interactions et matrices de masse des nouveaux neutralinos et charginos présents. Puis nous étudions, dans le cadre des théories de supergravité en cinq dimensions, le couplage des champs de gravité aux multiplets chiraux localisés sur les branes. Cette étude conduit à l'introduction d'une nouvelle extension hors couche de masse de la supergravité en cinq dimensions, qui est bien adaptée au couplage des champs chiraux sur les branes au multiplet de supergravité pentadimensionnelle dans le cas d'un superpotentiel quelconque et dans la présence de F-termes différents de zéro. Le mécanisme de Scherk-Schwarz généralisé et le mécanisme de super-Higgs dans cette classe de théories sont également étudiés en détail. Notamment nous décrivons comment les pseudo-Goldstinos apparaissent lorsque la supersymétrie est brisée par des F-termes sur les branes et dans le volume pentadimensionnel par le mécanisme de Scherk-Schwarz. Nous étudions des possibilités d'identification des pseudo-Goldstinos aux neutrinos stériles. Enfin, des propriétés des gravitinos dans les théories à six dimensions sont étudiées.
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