Constructions de la physique au-delà du modèle standard exclues par le LHC

Le modèle standard de la physique des particules est réalisé dans la théorie des cordes par des cordes ouvertes se terminant sur des membranes (D-branes) étendues le long de l'espace à trois dimensions. Les cordes fermées, se propageant sur la totalité de l’espace à dix dimensions de la théorie des cordes, jouent le rôle du secteur caché, communicant à la matière la brisure de la supersymétrie qui se déroule dans les dimensions supplémentaires sous la forme de «termes doux» (ce nom est du à une brisure de la supersymétrie qui ne produit pas de divergences ultraviolettes).
Cependant, on ne peut pas obtenir tous les lagrangiens possibles de cette façon, car les équations du mouvement de la théorie des cordes et les conditions de cohérence imposent des relations entre les couplages doux. Iosif Bena, Mariana Graña et collaborateurs ont montré que, pour les modèles réalisés sur les D3-branes, la trace du carré de la matrice de masses des bosons est égale à la trace du carré de la matrice de masses des fermions à l’ordre des arbres, et cette égalité est préservée au moins jusqu'à deux boucles [1]. La théorie des cordes nous indique donc que les extensions supersymétriques du modèle standard construites en utilisant ces branes ne peuvent pas avoir tous les super-partenaires scalaires très massifs en même temps, et sont par conséquent pratiquement exclues par le LHC.

[1] I. Bena, M. Graña, S. Kuperstein, P. Ntokos and M. Petrini, D3-brane model building and the supertrace rule, Phys. Rev. Lett. 116, 141601 (2016).