Physique au-dela du Modèle Standard: implications pour les collisionneurs et la cosmologie. – PHYS@COL&COS

Ce projet est une contribution aux efforts soutenus qui sont nécessaires pour étudier la phénoménologie des particules élementaires auprès des collisionneurs à très haute énergie et dans les expériences d'Astroparticules. Ces expériences peuvent mener à de grandes avancées dans la compréhension des intéractions fondamentales de la nature actuellement décrites par le Modèle Standard (MS) qui unifie les interactions électromagnétique, faible et forte. Ce modèle a passé avec succés tous les tests expérimentaux, à l'exception d'un de ses piliers, le mécanisme qui génére les masses des fermions et des bosons de jauge faibles. Il reste donc à découvrir la particule scalaire de Higgs, témoin et relique de cette brisure et c'est l'objectif premier du LHC dont le démarrage est prévu pour 2007. Toutefois, divers arguments théoriques font que le MS est unanimement considéré comme une manifestation effective d'une théorie plus fondamentale englobant la gravitation et expliquant la matière noire de l'Univers. Parmi les candidats favoris pour cette Nouvelle Physique figurent la Supersymétrie et les dimensions supplémentaires qui pourraient se manifester à l'echelle du TeV accessible au LHC. Elles prédisent l'existence de nouvelles particules dont la découverte ferait date et dont l'étude est un enjeu majeur de la physique des particules. Ce projet permettra de rassembler et de renforcer les communautés en France cherchant à mettre en évidence la physique au-delà du MS. Par une approche théorique, phénoménologique, expérimentale sur ou hors accélérateurs, il entend exploiter au mieux l'analyse des nouvelles données attendues dans la période 2005-2008 et la préparation aux premières données du LHC et dans la recherche de matière noire. Le travail se fera en collaboration avec le GDR-Supersymétrie, structure du CNRS qui regroupe ces communautés mais qui manque cruellement de moyens. Notre objectif principal est tout d'abord d'affiner les prédictions des divers modèles théoriques au-delà du MS dans un contexte où les scenarios sont très variés et ont beaucoup de paramètres libres. Il faudra ensuite une étude détaillée de leur phénoménologie : détermination des masses et couplages des nouvelles particules, calculs des taux de production et de désintégration, densité cosmologique des candidats à la matière noire, etc... Un partie importante du travail consistera à élaborer les outils d'analyse utilisés par les experimentateurs et les tester avec ceux qui sont impliqués dans nos équipes. Le but est d'avoir ces outils prêts au démarage du LHC et des nouvelles expériences astroparticules. Nous nous proposons d'encadrer de nouveaux étudiants et de recruter trois post--doctorants qui sont essentiels à ce projet. Ces moyens seront décisifs pour participer de manière effective à l'effort mondial de préparation en vue du LHC et être prêts pour les premières données que la communauté espére révolutionnaires.