Phenomenological and Astroparticle analysis of Light Dark Matter particles
Etudes Phénoménologiques et Astrophysiques de la Matière Sombre Légère
Résumé
The Dark Matter problem is one of the most relevant quests for the understanding of the elementary constituents of the Universe: the nature of the Dark Matter is still unveiled. Experimental efforts aiming to detect the Dark Matter have shown a great progress in the last decade. This work is devoted to the phenomenological and astroparticle studies of Dark Matter candidates of supersymmetric nature -the neutralino- and beyond -scalar particles. The former, in the (1-100) GeV mass range, is currently being tested by the Large Hadron Collider, direct detection and indirect detection experiments; this work shows that the interplay between experimental techniques is a decisive tool to thoroughly search for theoretical predictions. The latter is a non-standard candidate as light as 1 MeV which could be copiously produced at the Large Hadron Collider and, at the same time, it could explain other phenomena such as neutrino masses and/or the 511 keV line from the galactic center of the Milky Way.
La Matière Sombre représente une des quêtes les plus importantes pour la compréhension des constituants élémentaires de l'Univers : la nature de la Matière Sombre reste un mystère. La dernière décennie a connu des développements expérimentaux remarquables dans la recherche de la Matière Sombre. Le but de ce travail est l'étude de candidats de Matière Sombre de nature supersymétrique (le neutralino) et au-delà (les particules scalaires) dans leurs aspects phénoménologiques et d'astroparticules. Le neutralino, dans l'intervalle de masses (1-100) GeV, est testé par les expériences du Grand Collisionneur de Hadrons, et à travers des techniques de détection directe et de détection indirecte ; ce travail montre que la combinaison de ces techniques expérimentales est un outil décisif pour une recherche minutieuse des prédictions théoriques. Les particules scalaires sont des candidats non-standards ayant de masses aussi légères que 1 MeV qui pourraient être produits abondamment dans le Grand Collisionneur de Hadrons et, au même temps, expliquer d'autres phénomènes tels que la masse des neutrinos et/ou le signal à 511 keV provenant du centre galactique de la Voie Lactée.
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