Dimensions additionnelles

Les confrontations qui viennent d'^etre faites entre les resultats des mesures et les predictions de theories depassant le cadre du Modele Standard, pourraient laisser croire que la precision des mesures est un peu limite pour en tirer un enseignenemt signicatif. L'exemple qui suit restitue - si besoin etait - toute la pertinence de ces mesures.

En tentant de formuler une theorie de toutes les particules elementaires et des forces, O.Klein #44] generalisa un concept theorique anterieur, dans lequel l'unication de l'electromagnetisme et de la gravitation etait proposee. L'idee (de Kaluza-Klein) reposait sur l'existence d'un espace a 5 dimensions, l'une d'elles etant

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Chapitre 6. Interpretation des resultats incorporait le champ electromagnetique (i.e. le photon) ainsi que des champs vec-toriels charges qui etaient couples aux particules de matiere. Le Lagrangien de cette theorie s'ecrivait de maniere analogue a celui de la Theorie Electrofaible, et faisait intervenir un couplage  entre le photon et les champs vectoriels charges.  valait ici -2, contrairement a la Theorie Electrofaible, ou sa valeur est +1 (le parametre est quasi-nul dans les deux cas). Consequence en est que les moments magnetiques dip^olaire et electrique quadrip^olaire sont sensiblement dierents dans les deux theories.

La valeur experimentale de (voir le tableau 5.9) invalide totalement la theorie d'O.Klein, illustrant par la m^eme la grande sensibilite avec laquelle les donnees de

lep ii permettent d'investiguer les symetries de base des forces electrofaibles. Dans une autre approche, detaillee au chapitre 1, on peut considerer que les interactions decrites par le Modele Standard sont inchangees et que la gravitation se propage dans un espace a plus de 4 dimensions. Dans le chapitre 1, on a vu comment la section ecace totale est aectee par l'echelled'energied'une eventuellegravitation quantique (i.e. l'echelle a partir de laquelle les interactions gravitationnelles sont du m^eme ordre de grandeur que les interactions de jauge).

Les expressions etablies dans #15] sont utilisees pour predire la deviation d(Ms) de la section ecace totale en fonction deMs par rapport aux predictions du Modele Standard:

d(Ms) = ^WW(Ms) Mod:Std:_WW

La gure 1.5 (chapitre 1) montre cette deviation pour un intervalle de valeurs deMs

a p

s = 189 GeV. Les mesures de sections ecaces totales de production de paires W+W; peuvent donc ^etre utilisees pour contraindre les valeurs possibles deMs. Un 2 est construit de la maniere suivante:

2 =X i  _WWmes:;d(Msp si)_WWMod:Std:(p si) (mes:_WW(p si) !2 (6.1) La somme se fait sur les energies de collision delivrees par le collisionneur. La section ecace totale predite par le Modele Standard_WWMod:Std:est calculee avecgentleet le rapport d a l'aide des expressions donnees par la reference #15]. La gure 6.7 montre les valeurs du 2 en fonction de Ms obtenues avec les valeurs des sections ecaces mesurees dans cette theses et en utilisant les moyennes lep(gure 6.2). La limite ainsi obtenue avec les mesures de la these est Ms > 650 GeV a 95% de niveau de conance et avec les moyenneslepMs > 705 GeV.

6.4. Confrontation des mesures aux predictions de theories plus

generales que le Mod
ele Standard

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Total 183 GeV 189 GeV M_s (GeV) χ 2 10^-3 10^-2 10^-1 1 10 400 600 800 1000 1200 1400 Total 183 GeV 189 GeV M_s (GeV) χ 2 10^-3 10^-2 10^-1 1 10 400 600 800 1000 1200 1400

Figure 6.7 : Variation du 2 en fonction de l'echelle de la gravitation lorsque le nombre de dimensions additionnelles est egal a 2. Cette gure montre les mesures eectuees a 183 et 189 GeV(tirets et pointilles) ainsi que les mesures combinees de section ecace totale (ligne pleine). La gure du haut a ete realisee a l'aide des valeurs mesurees dans cette these, et la gure du bas avec les moyennes lep.

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Chapitre 6. Interpretation des resultats

6.5 Resume

Les valeurs des sections ecaces de production de paires W+W; a 161, 172, 183 et 189 GeV et celles des couplages trilineaires (gZ1, ( et s'averent conrmer les predictions du Modele Standard. Aucune indication de physique nouvelle n'a surgi, et des limites sur les variations de la section ecace et des couplages consecutives a l'emergence de physique nouvelle ont ete inferees a l'energie de collision la plus elevee (i.e. 189 GeV).

Les valeurs resultant de ce travail de these sont en bon accord avec toutes les autres mesures realisees au lepet au Tevatron. Cette compatibilite a ete exploitee au travers d'une mise en commun de toutes les mesures d'une m^eme observable. Les moyennes mondiales ainsi obtenues ont permis de repeter les tests du Modele Standard avec une resolution experimentale deux a trois fois meilleure qu'avec les seuls resultats de la these. L'accord entre l'observation et la theorie a ete pleinement conrme.

Finalement, ces m^emes valeurs moyennes ont ete confrontees aux predictions de theories plus generales pour contribuer a contraindre leurs parametres libres a defaut de les exclure. On observe que tant les sections ecaces totales de production de paires W+W; que les couplages trilineaires mesures a lep ii apportent des con-traintes plut^ot modestes, mais appreciables, sur les parametres de la Supersymetrie Minimale. Les eets consecutifs a l'existence de nouveaux bosons de jauge sont diciles a evaluer car trop de parametres resteraient a denir si cette hypothese avait un fondement avere. Il n'en demeure pas moins que les mesures des couplages trilineaires et des sections ecaces de production de pairesW+W;sont sensibles a ce type d'extension du Modele Standard. Les predictions sont tout aussi .oues dans le cas de la Technicouleur, theorie qui n'est pas perturbative aux energies considerees. Nous avons neanmoins vu que la section ecace de production est susceptible de completer les tests de l'hypothese de la Technicouleur realises a partir d'autres pro-cessus. Finalement, l'hypothese de l'existence de dimensions additionneles peut ^etre testee de maniere originale avec les mesures faisant l'objet de cette these, ce qui se traduit par des limites concretes sur les parametres fondamentaux regissant ces theories.

Dans le document Mesure des sections efficaces de production de paires W+W- à LEP II. Etude du secteur de jauge de l'interaction électrofaible. (Page 179-183)