symetries et physique nucleaire - Cenbg - IN2P3

lllquestions fondamentales. Ce n'est pas une vBritable théorie unifiée: il y a trois constantes decoupiage, une pour la CDQet deux pour la thBorie Blectrofaible. Doilieurs. le nombre deparamètres arbitraires dans la théorie (une bonne vingtaine) est considBrable: trois constantes decouplage, trois masses leptoniques, six masses de quarks, trois angles et une phase pour lamatrice K-M, la constante caractéristique A de la CDQ. la masse du boson de Higgs, etc... Lathéorie ne donne aucune explication pour la violation de la parité, pour la rBpBtition desfamilles de quarks et leptons et leurs relations. Sans compter le mBcanisme de Higgs qui paraitbien arbitraire. Enfin. la grauitation n'est pas incluse, et probablement il sera impossible de faireune véritable thBorie unifiBe sans elle. Pour toutes ces raisons il faut aller au-del6 du modelestandard, et plusieurs avenues sont ouvertes. L'une délles est celle de la gram4 unificallon.Cette dernibre consiste 6 voir le groupe de symbtrie du modele standard, SU(3) x SU(2) x U(11,comme un sous-groupe d'un groupe G qui engloberait toutes les interactions connues (laissantprovisoirement de c6t8 la gravitation]. Ce groupe nous serait en partie cachB, aux énergiesdisponibles de nos jours. et ne se manifesterait dans ce domaine que par le sous-groupe dumodele standard. L'idée de la grande unification consiste 6 affirmer qu'au-del6 d'une certaineénergie. tres Bleuée (par exemple 1015 GeV). la symetrie de l'univers est celle imposée par legroupe G.Les interactions faibles, BlectromagnBtiques et fortes sont alors decrites par la mêmeconstante de couplage. La théorie de jauge est intacte et tous les bosons qui transmettent lesinteractions sont de masse nulle. A des énergies plus basses apparaissent des brisuresspontanees de symétrie. qui rendent certains bosons massifs et qui diffbrencient les divers typesd'interaction. Pour le groupe G il y a plusieurs candidats: SU(5). SO(10). E(6). etc... Uneprédiction spectaculaire de ces thBories unificatrices est l'instabilité du nuclBon (avec comme casparticulier la dBsintBgration du proton), sur laquelle nous reuiendrons.Dans cette dBmarche, le modele standard apparait comme une approximation valable 6 basseBnergie. Mais on s'attend tout de même 6 obseruer certains écarts, très petits il est vrai, maisaccessibles 6 IéxpBrience pouruu que celle-ci soit suffisamment pr6cise. La brisure de G peut sefaire en plusieurs Qtapes. et en particulier engendrer des modeles avec symBtrie droite-gauchedu type SU(3) X SU(2)L X SU(2IR X U(1) pour lesquels la violation de la parité apparoit commeun phénomène de basse Qnergie.MalgrB leur beaut6, les thBories de jauge unificatrices souffrent de plusieurs maladiescomme le problème de la hibdie. Par exemple, dans le cas de SU(5). on a deux brisures desymétrie qui se produisent 6 des Bnergies extrsmement diffbrentes (100 GeV et 10'GeV). Cecicause quelques problèmes comme celui la stabilisation de la masse du boson de Higgs, quidevrait normalement être de l'ordre de quelques centaines de GeV, mais qui a tendance 6 montervers I'Bnergie de grande unification. Pour stabiliser la masse du boson de Higgs, il faut opBrer