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Statut Confirmé
Série SOUTEN-TH
Domaines hep-ph
Date Vendredi 29 Septembre 2017
Heure 14:00
Institut LPT
Salle Amphi 1, bat 210, 2eme etage, LPT
Nom de l'orateur Angelescu
Prenom de l'orateur Andrei
Addresse email de l'orateur andrei [dot] angelescu [at] th [dot] u-psud [dot] fr
Institution de l'orateur LPT Orsay
Titre Scalars in (Warped) Extra Dimensions: Climbing from the Bottom to the Top
Résumé Almost two decades ago, the paradigm of extra-dimensional models addressing the gauge hierarchy problem attracted much attention through the elegant proposals of large, flat extra dimensions (EDs) -- the Arkani-Hamed-Dimopoulos-Dvali or ADD model -- and warped EDs -- the Randall-Sundrum or RS model. In this thesis, we discuss several models inspired from such extra-dimensional scenarios. We start by introducing some key elements of field theory in five space-time dimensions and showing how such scenarios provide a solution to the hierarchy problem. Afterwards, in a first part of this work, we adopt a bottom-up approach and study several models containing Vector-Like Fermions (VLFs), which are typically predicted in ED frameworks. We show how adding Vector-Like Quarks (VLQs) to the Standard Model (SM) allows one to simultaneously explain the anomalies in the (i) $b$-quark forward-backward asymmetry ($A_{\rm FB}^b$) measured at the Large Electron-Positron collider (LEP) and (ii) the $t\bar{t} h$ production cross section measured at the Large Hadron Collider (LHC). Using the so-called Higgs decay ratios, we also estimate the sensitivity of the upgraded LHC, the High-Luminosity LHC, to the presence of VLQs. Then, we consider a Two-Higgs Doublet Model (2HDM) extended with Vector-Like Leptons (VLLs) in order to fit the mysterious 750~GeV excess observed at LHC in late 2015. Within a similar model, we also explain the Dark Matter (DM) abundance in the Universe, our DM candidate being a neutral VLL, which is rendered stable by a suitable $\mathbb{Z}_2$ symmetry. Later on, in a second part of the thesis, we focus on the more concrete warped ED scenario endowed with a bulk custodial symmetry, which protects the model from large electroweak (EW) corrections. In this framework, we first interpret the 2~TeV diboson bump observed at LHC in 2015 as a superposition of Kaluza-Klein (KK) gauge bosons produced in the $s$-channel. Afterwards, we study the phenomenology of the mixed Higgs-radion scalar sector of the aforementioned model. In particular, we estimate the sensitivity of the LHC and of a future electron-positron collider (the International Linear Collider - ILC) to the existence of a radion via its production in association with a $Z$ boson. Il y a près de deux décennies, l'utilisation des modèles à dimensions supplémentaires pour résoudre le problème de hiérarchie des théories de jauge a reçu beaucoup d'attention, gr\^{a}ce \`{a} d'élégantes propositions: des dimensions supplémentaires (DS) étendues et plates -- le modèle d'Arkani-Hamed-Dimopoulos-Dvali, ou ADD -- ainsi que des DS courbées -- le modèle de Randall-Sundrum, ou RS. Dans cette thèse, nous discutons plusieurs modèles inspirés de tels scénarios de dimension sup\`{e}rieure. Pour commencer, nous introduisons des éléments-clés de la théorie des champs en cinq dimensions, et nous montrons comment de tels scénarios apportent une réponse au problème de hiérarchie. Ensuite, dans une première partie, nous adoptons une approche ``de bas en haut'' et étudions plusieurs modèles contenant des fermions vectoriels (FV), prédits génériquement dans les modèles de DS. Nous montrons qu'en ajoutant des quarks vectoriels (QV) au Modèle Standard (MS), on peut expliquer en même temps les anomalies (i) d'asymétrie avant-arrière des quarks $b$ ($A^b_{\rm FB}$) mesurée au Large Electron-Positron collider (LEP) et (ii) de section efficace de production de $t\bar{t} h$ mesurée au Large Hadron Collider (LHC). En utilisant des rapports de taux de désintégration du Higgs, nous estimons aussi la sensibilité du LHC amélioré, le LHC à haute luminosité, à la présence de QV. Puis nous considérons un modèle à deux doublets de Higgs (2HDM), accompagné de leptons vectoriels (LV) pour expliquer le mystérieux excès à 750 GeV observé au LHC fin 2015. Dans un modèle similaire, nous expliquons également l'abondance de matière noire (MN) dans l'Univers, notre candidat pour la MN étant un LV neutre, stabilisé par une symétrie $\mathbb{Z}_2$ appropriée. Dans une deuxième partie de la thèse, nous nous penchons sur le scénario plus concret des DS courbées dotées d'une symétrie custodiale dans l'espace \`{a} cinq dimensions, qui protège le modèle vis-à-vis de larges corrections aux observables de précision électrofaibles. Dans ce cadre, nous interprétons tout d'abord la r\'{e}sonance à deux bosons observée à 2 TeV au LHC comme \'{e}tant une superposition de bosons de jauge de Kaluza-Klein, produits dans le canal $s$. Dans un deuxième temps, nous étudions la phénoménologie du secteur scalaire du modèle susdit, qui m\'{e}lange le boson de Higgs et le radion. En particulier, nous estimons la sensibilité du LHC et d'un futur collisionneur électron-positron (l'International Linear Collider - ILC) à la pr\'{e}sence d'un radion, via la production de celui-ci en association avec un boson $Z$.
Numéro de preprint arXiv
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Fichiers attachés

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