Renormalisation and predictions at one-loop in supersymmetry, applications to dark matter and collider physics.
Renormalisation et prédictions à une boucle en supersymétrie, applications pour la matière noire et pour les collisionneurs.
Résumé
The last few years have witnessed great advances in cosmology and astrophysics with the measurements of the cosmological parameters reaching an incredible level of precision. Dark Matter (DM) brings a strong link between these measurements and those at the colliders, such as the LHC and the linear collider where the precision on the properties of DM will be improved even further. The theoretical predictions must therefore match the experimental accuracies on the DM properties. The neutralino of the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM) is a very good DM candidate. The work in this thesis covers a coherent and complete renormalisation programme of the MSSM that allows computation of any process in this theory to be performed at the one-loop level. For an efficient implementation of this programme we also needed to develop an automatic code because of the large number of parameters in the model and the huge number of Feynman diagrams that one encounters. This has allowed to study a large array of applications at the loop level, from the determination of masses, decays, cross sections at the colliders and culminating in he prediction of the relic density of cold DM for various scenarios. On the theoretical side, as a bonus, many renormalisation schemes for the tan(β) parameter are analysed and their gauge dependence studied. This is partly thanks to the use of a non-linear gauge fixing condition that allows to generalise some Ward identities in the Higgs sector.
Ces dernières années ont connu de grandes avancées en cosmologie et en astrophysique grâce à l'incroyable précision atteinte par les mesures des paramètres cosmologiques. La matière Noire (MN) apporte un lien entre ces mesures et celles effectuées en collisionneurs comme le LHC ou le collisionneur linéaire qui permettra d'augmenter encore la précision sur les propriétés de la MN. Les prédictions théoriques doivent alors atteindre la même précision que les mesures expérimentales portant sur la MN. Le neutralino du Modèle Standard Supersymétrique Minimal (MSSM) est un excellent candidat de MN. Le travail de cette thèse porte sur le développement d'un programme de renormalisation complet et cohérent du MSSM permettant le calcul à une boucle de toutes sortes de processus. Pour faciliter l'implémentation de ce programme qui tient compte d'un grand nombre de paramètres du modèle ainsi que d'un nombre incroyable de diagrammes de Feynman, un outil automatique a été développé. Celui-ci a permis d'étudier une grande variété d'applications à une boucle, de la détermination des masses, des désintegrations, des sections efficaces aux collisionneurs jusqu'à la prédiction de la densité relique de MN froide pour différents scénarios. D'un point de vue théorique, plusieurs schémas de renormalisation du paramètre tan(β) ainsi que leur dépendance de jauge ont été analysés, ceci en partie grâce à l'utilisation d'une fixation de jauge non linéaire qui a permis de généraliser certaines identités de Ward du secteur de Higgs.
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