Academic literature on the topic 'Modes de Higgs et Goldstone'

Higgs and Goldstone modes are collective excitations of the amplitude and phase of an order parameter that is related to the breaking of a continuous symmetry. We directly studied these modes in a supersolid quantum gas created by coupling a Bose-Einstein condensate to two optical cavities, whose field amplitudes form the real and imaginary parts of a U(1)-symmetric order parameter. Monitoring the cavity fields in real time allowed us to observe the dynamics of the associated Higgs and Goldstone modes and revealed their amplitude and phase nature. We used a spectroscopic method to measure their frequencies, and we gave a tunable mass to the Goldstone mode by exploring the crossover between continuous and discrete symmetry. Our experiments link spectroscopic measurements to the theoretical concept of Higgs and Goldstone modes.

We consider two theories undergoing the same spontaneous symmetry breaking pattern but with different representations of an order parameter under the Lorentz group. The effective description of the first theory includes a massive Nambu-Goldstone field, while in the second example it is absent. Based on this, we clarify the physical meaning of massive Nambu-Goldstone fields as non-radial modes needed to describe the fluctuations of an order parameter. The connection with the inverse Higgs phenomenon is also discussed.

Spontaneous breaking of Lorentz symmetry has been suggested as a possible mechanism that might occur in the context of a fundamental Planck-scale theory, such as string theory or a quantum theory of gravity. However, if Lorentz symmetry is spontaneously broken, two sets of questions immediately arise: What is the fate of the Nambu–Goldstone (NG) modes, and can a Higgs mechanism occur? A brief summary of some recent work looking at these questions is presented here.

Spontaneous symmetry breaking occurs in a physical system whenever the ground state does not share the symmetry of the underlying theory, e.g., the Hamiltonian. This mechanism gives rise to massless Nambu–Goldstone modes and massive Anderson–Higgs modes. These modes provide a fundamental understanding of matter in the Universe and appear as collective phase or amplitude excitations of an order parameter in a many-body system. The amplitude excitation plays a crucial role in determining the critical exponents governing universal nonequilibrium dynamics in the Kibble–Zurek mechanism (KZM). Here, we characterize the amplitude excitations in a spin-1 condensate and measure the energy gap for different phases of the quantum phase transition. At the quantum critical point of the transition, finite-size effects lead to a nonzero gap. Our measurements are consistent with this prediction, and furthermore, we demonstrate an adiabatic quench through the phase transition, which is forbidden at the mean field level. This work paves the way toward generating entanglement through an adiabatic phase transition.

Des distributions inhomogènes de l’aimantation existent lorsque le matériau n’est pas uniforme, ou lorsqu’une texture magnétique se forme dans un matériau homogène. Dans les deux cas, les symétries brisées modifient l’excitation et la propagation des ondes de spin et donnent lieu à des phénomènes surprenants. Dans ce contexte, nous avons étudié la propagation des ondes de spin dans une bicouche avec un contraste de l’aimantation de saturation dans la configuration Damon-Eshbach. Nous avons trouvé, à l’aide de simulations et expériences (spectroscopie d'ondes de spin propagatives et diffusion de Brouillon), que le système montre une très forte non-réciprocité en fréquence qui peut être utilisée pour réaliser une diode magnonique. Par ailleurs, nous avons étudié la dynamique des ondes de spin dans des couches minces qui présentent des domaines magnétiques en rubans faibles. Nous avons montré que ces ondes de spin peuvent être interprétées comme une extension des modes de Damon-Eshbach dans l’état saturé, qui s’adaptent à la brisure de symétrie. Nous avons également montré que les deux modes d’ondes de spin de plus basse fréquence correspondent aux modes de Goldstone et Higgs de la texture en rubans. Ces résultats ont été confirmés par des mesures de diffusion Brillouin et de résonance ferromagnétique
Inhomogeneous magnetization distributions may exist because the magnetic parameters are distributed, or because magnetic textures nucleate in homogenous materials. In both cases, the broken symmetries affect the spin-wave excitation and propagation, leading to a number of intriguing phenomena. In this context, we have studied the propagation of spin waves in a bilayer with a saturation magnetization contrast for the Damon-Eshbach configuration. We have found, by means of simulations and experiments (Propagating Spin Wave Spectroscopy and Brillouin Light Scattering), that this system shows a strong frequency non-reciprocity which can be used for the realization of a spin-wave diode. We have also studied the spin-wave dynamics in thin films which exhibit weak magnetic stripe domains. We have shown how these modes can be interpreted as an extension of the Damon-Eshbach spectrum of the saturated state, which adapts to the symmetry breaking. Furthermore, we have identified the two lowest frequency modes to the Goldstone- and Higgs- modes of the stripe texture. These results were confirmed by Brillouin Light Scattering and Ferromagnetic Resonance experiments

Diverses techniques d'analyse ont ete utilisees pour tenter de mieux comprendre le processus d'alignement des cristaux liquides ferroelectriques sur des polymeres frottes. Des mesures optiques et dielectriques, dans la mesophase smectique s#a composee de molecules chirales, nous ont permis d'etudier l'influence de la chiralite sur la dynamique de basculement des molecules sous l'effet d'un champ electrique (effet electroclinique). Nous avons etudie, par spectroscopie tfir par double modulation, dans la mesophase ferroelectrique s#c*, la contribution des differents groupes moleculaires au mouvement de precession de la molecule soumise a un champ electrique (mode de goldstone), en utilisant une methode d'analyse originale

Dans cette thèse, mes contributions personnelles à l'expérience ATLAS sont présentées. Elles consistent en des études de performance et des analyses physiques concernant les photons, dans le cadre de la recherche du boson de Higgs. La première partie de cette thèse contient des analyses de performance sur le détecteur. Une étude de performance du système de haute tension du calorimètre électromagnétique (EMCAL) est présentée. Plus précisément, l'effet du aux résistances d'électrodes du EMCAL sur la mesure de l'énergie est investigué, et mesuré négligeable dans la plupart des cas. Par la suite, des études de performance de la reconstruction des photons sont présentées, l'étalonnage standard du EMCAL est validé à l'aide de photons provenant de désintégrations radiatives du boson Z. La deuxième partie de ce document concerne deux analyses de physique, portant sur la recherche du boson de Higgs dans les canaux de désintégration yy et Zy. Ma contribution principale à ces analyses fut le développement d'un modèle analytique de résolution du signal, construit pour répondre à la nécessité d'une interpolation de la fonction de densité de probabilité de la masse invariante du signal. Les résultats présentés sur la recherche du boson de Higgs dans le canal en di-photon proviennent de 4,8 fb⁻¹ de données enregistrées à une énergie du centre de masse de√s = 7 TeV et de 5,9 fb⁻¹ à √s = 8 TeV. Un excès d'événements est observé dans la distribution de masse invariante des paires de photons, aux alentours de 126,5 GeV, avec une significance locale de 4,5 déviations standard. La combinaison de ce résultat avec ceux obtenus dans les recherches du boson de Higgs dans les canaux H → ZZ et H → WW démontre l'existence d'une nouvelle particule a une masse de 126, 0±0, 4(stat. )±0, 4(syst. ) GeV. Ce résultat est compatible avec le boson scalaire du modèle standard de la physique de particules. La recherche du boson de Higgs dans le canal Zy, est effectuée à l'aide de 4, 8 fb⁻¹ de données enregistrées à √s = 7 TeV et de 20, 7 fb⁻¹ à √s = 8 TeV. Aucune déviation significative du bruit de fonds prédict par le modèle standard est observée. Les limites supérieures à 95% de niveau de confiance sur le produit de la section efficace avec le rapport d'embranchement sont à 18,2 (observé) et à 13,6 (attendu) fois le modèle standard pour une masse de 125 GeV
In this thesis my personal contributions to the ATLAS experiment are presented, consisting of detector oriented studies and physics analyses concerning photons in the context of the search for the Higgs boson. The first part of this thesis contains detector performance analyses on the electromagnetic calorimeter (EMCAL) high-voltage system. The effect of the resistors in the electrodes of the EMCAL on the energy measurement is investigated and found to be small in most of the cases. Furthermore, photon reconstruction performance studies are presented, where a data-driven validation to the standard calibration is performed by extracting the photon energy scales from a sample of Z radiative decays. The second part of this document concerns the physics analyses, such as the searches for the Higgs Boson in the yy and Zy decay channels. My main contribution to these analysis consists of an analytical resolution model for the signal, built to satisfy the need for an interpolation of the invariant mass probability density function to perform the search. The di-photon decay channel results uses 4. 8 fb⁻¹ of data recorded at a centre-ofmass energy of √s = 7 TeV et de 5,9 fb⁻¹ à √s = 8 TeV. An excess of events is observed around a mass of 126. 5 GeV with a local significance of 4. 5 standard deviations. These results, combined with those obtained in the in the H → ZZ and H —> VVW channel confirm the discovery of a new boson with a mass of 126. 0 ± 0. 4(stat)±0. 4(sys) GeV, consistent with the long searched-for Higgs boson. In the H → Zy channel, the search is performed using 4. 8 fb⁻¹ at √s = 7 TeV et de 20, 7 fb⁻¹ at √s = 8 TeV. No significant deviations from the SM background expectations are observed and upper limits on the cross sections times branching ratio are set. For a mass of 125 GeV, the expected and observed limits are 13. 5 and 18. 2 times the SM, respectively

Dans cette thèse, mes contributions personnelles à l'expérience ATLAS sont présentées. Elles consistent en des études de performance et des analyses physiques concernant les photons, dans le cadre de la recherche du boson de Higgs. La première partie de cette thèse contient des analyses de performance sur le détecteur. Une étude de performance du système de haute tension du calorimètre électromagnétique (EMCAL) est présentée. Plus précisément, l'effet du aux résistances d'électrodes du EMCAL sur la mesure de l'énergie est investigué, et mesuré négligeable dans la plupart des cas. Par la suite, des études de performance de la reconstruction des photons sont présentées, l'étalonnage standard du EMCAL est validé à l'aide de photons provenant de désintégrations radiatives du boson Z. La deuxième partie de ce document concerne deux analyses de physique, portant sur la recherche du boson de Higgs dans les canaux de désintégration γγ et Zγ. Ma contribution principale à ces analyses fut le développement d'un modèle analytique de résolution du signal, construit pour répondre à la nécessité d'une interpolation de la fonction de densité de probabilité de la masse invariante du signal. Les résultats présentés sur la recherche du boson de Higgs dans le canal en di-photon proviennent de 4,8 fb−1 de données enregistrées à une énergie du centre de masse de √s = 7 TeV et de 5,9 fb−1 'a √s = 8 TeV. Un excès d'événements est observé dans la distribution de masse invariante des paires de photons, aux alentours de 126,5 GeV, avec une significance locale de 4,5 déviations standard. La combinaison de ce résultat avec ceux obtenus dans les recherches du boson de Higgs dans les canaux H → ZZ et H → WW démontre l'existence d'une nouvelle particule a une masse de 126, 0±0, 4(stat.)±0, 4(syst.) GeV. Ce résultat est compatible avec le boson scalaire du modèle standard de la physique de particules. La recherche du boson de Higgs dans le canal Zγ, est effectuée à l'aide de 4, 8 fb−1 de données enregistrées à √s = 7 TeV et de 20, 7 fb−1 à √s = 8 TeV. Aucune déviation significative du bruit de fonds prédict par le modèle standard est observée. Les limites supérieures à 95% de niveau de confiance sur le produit de la section efficace avec le rapport d'embranchement sont à 18,2 (observé) et à 13,6 (attendu) fois le modèle standard pour une masse de 125 GeV.