symetries et physique nucleaire - Cenbg - IN2P3

Le calcul du temps de vie du nucléon (proton ou neutron libre) requiert un modèle en termes dequarks et donc souffre de quelques incertitudes (modèle de sac, quarks non relativistes,...),l'ordre de grandeur généralement avancé estCe chiffre peut paraître decourageant mais si on se rappelle qu'un gramme de matière contientY 6 IO2' nucléons, 1000 tonnes nous donnent % 6 60" nucléons, un échantillon permettantd'espérer observer le phénomène. Cette prédiction a suscité de nombreuses expériences encore encours, qui n'ont jusqu'a présent aucun candidat sérieux pour une désintégration du proton.+O + - +Dans le modèle SU(5) minimal les canaux de désintégration favoris sont p + e rr , e w, vn .Le positron a une bonne signature dans ies détecteurs actuels et l'absence de signal indique untemps de vie supérieur il 10"- IO3' années. De ce point de vue la plus étonnante prédiction dela grande unification semble mise à mal.f) La violation du nombre baryonique dans ce modèle, ainsi que la violation de C et CP parcertaines interactions permet de "résoudre" qualitativement un problème latent en cosmologie :l'univers ne semble fait que de matière, l'antimatiére observée n'étant qu'un sous-produit descollisions de rayons cosmiques dans la haute atmosphère. Dans le schema Grand Unifié, on peutdémarrer avec un univers symétrique (B = O) et a cause des violations de nombre baryonique,totalne terminer qu'avec des baryons; il suffit pour cela d'engendrer un surplus relatif de baryons den~ - nil'ordre de IO-' ( -% IO-'), les autres B et Ë s'annihilent. Des calculs élaborés montrent"Bque les modèles grand unifiés permettent d'obtenir le bon ordre de grandeur n In % 10-'O- IO-'.B YTout bien pesé les modeles de grande unification sont séduisants et répondent 3 un certainnombre de questions mais ils en soulèvent d'autres : en particulier le nombre de paramstres estdu même ordre que dans le modèle standard. La structure du secteur de Higga peut Stre extrêmementcompliquée et ajustée de façon ad hoc pour résoudre un problème particulier. En outre on nerépond pas a la question : que sont les familles, d'où vient cette structure répétitive ?Dece point de vue la grande unification n'a pas un statut de "théorie" avec un très petit nombre deparamètres. Ces défauts ont conduit B chercher plus loin dans les symétries et un nouveau typede symétrie s'est imposé rapidement : la supersymétrie. Pour comprendre son avènement en grandeunification, il faut examiner le problème de la "hiérarchie" : on a vu que la brisure duSU(2) X U(1)impose l'introduction de champs de Higgsq5naturelle de la théorie est Mx % mZ4 Y 10IS GeV. On a donc m % 10-13 m24,5ajustement trèsde masse m % 102 GeV or l'échelle5ce qui demande unde certains paramètres. En outre en théorie quantique des champs, lescorrections radiatives aux masses comportent des divergences quadratiques, on s'attend donc 2une correction de masse