Recherche

Mon domaine de recherche est la physique des particules, et plus précisement l’interprétation théorique des données expérimentales issues d’accélérateurs. J’exploite ces données pour étudier la physique des saveurs, qui concerne les six différents types (ou saveurs) des quarks constituant la matière, leurs interactions et leur désintégrations.

La description théorique des transitions d’une saveur de quark à une autre est difficile car elle fait intervenir différents types d’interactions fondamentales, par échelle d’énergie croissante:

• A quelques GeV, l’interaction forte unit les quarks dans des états liés effectivement observés expérimentalement, les hadrons. Le passage du langage des quarks à celui des hadrons nécessite de comprendre les effets de l’interaction forte à basse énergie, qui restent difficiles à maîtriser sur le plan théorique du fait de leur caractère non-perturbatif.
• A une centaine de GeV, l’interaction électrofaible est responsable de la désintégration de quarks lourds en des quarks (et des leptons) légers. Elle possède une formulation perturbative directement exploitable dans le cadre du Modèle Standard, en relation directe avec une question théorique importante, la brisure de la symétrie électrofaible.
• A une échelle plus élevée et à déterminer, des interactions ou des particules au-delà du Modèle Standard peuvent aussi affecter les transitions d’une saveur de quark à une autre. En effet, lors d’une transition d’une saveur vers une autre, la mécanique quantique autorise que ces interactions ou ces particules apparaissent dans des états intermédiaires virtuels et qu’elles engendrent des déviations par rapport aux prédictions du Modèle Standard.

La physique des saveurs possède donc à la fois la capacité à tester le Modèle Standard (aspects nonperturbatifs de l’interaction forte, brisure de la symétrie électrofaible) et à proposer des extensions du Modèle Standard à plus haute énergie (déviations entre observations et prédictions du Modèle Standard). J’investigue ces questions tant dans le domaine des quarks lourds que dans celui des quarks légers, et j’exploite pour cela les outils de théorie effective des champs en combinaison avec d’autres techniques de calcul de la physique des saveurs.

Mes activités s’inscrivent naturellement dans un contexte international, lié aux recherches expérimentales actuelles en physique des saveurs, en particulier au CERN (LHCb, CMS, ATLAS, NA48 et NA62), au Japon (Belle II) et en Chine (BESIII), ainsi que des expériences passées comme Babar, Belle et CLEO-c. Je suis donc amené à discuter également de manière régulière avec différents groupes expérimentaux.

On peut identifier dans mes activités de recherche trois grands thèmes :

•  l’étude de l’interaction forte à basse énergie, afin de comprendre le mécanisme de brisure de la symétrie chirale et ses conséquences pour les hadrons légers,
• l’analyse de la dynamique des quarks lourds et de la violation de la symétrie CP (particule vs antiparticule) pour déterminer les paramètres de la matrice de Cabibbo-Kobayashi-Maskawa,
• l’étude des processus rares du quark b afin d’investiguer la contribution possible de physique au-delà du Modèle Standard.