Recently, the Cosmological Relaxation idea has been proposed as a new mechanism to generate a naturally small electroweak scale. It exploits the coupling of the Higgs to an axion-like field and a long era in the early universe where the axion unchains a dynamical screening of the Higgs mass. I will present in details the Relaxation idea and its minimal implementations. Moreover I will discuss some extensions of the original models that can postpone any sign of new physics up to a rather large scale, 10^9 GeV, except for two very light and weakly coupled axion-like states.

As the Higgs boson properties settle, the constraints on the Standard Model extensions tighten. We consider all possible new fermions that can couple to the Higgs, inspecting sets of up to four chiral multiplets. We confront them with direct collider searches, electroweak precision tests, and current knowledge of the Higgs couplings. The focus is on scenarios that may depart from the decoupling limit of very large masses and vanishing mixing, as they offer the best prospects for detection. We identify exotic chiral families that may receive a mass from the Higgs only, still in agreement with the hγγ signal strength. A mixing θ between the Standard Model and non-chiral fermions induces order θ2 deviations in the Higgs couplings. The mixing can be as large as θ∼0.5 in case of custodial protection of the Z couplings or accidental cancellation in the oblique parameters. We also notice some intriguing effects for much smaller values of θ, especially in the lepton sector. Our survey includes a number of unconventional pairs of vector-like and Majorana fermions coupled through the Higgs, that may induce order one corrections to the Higgs radiative couplings. We single out the regions of parameters where hγγ and hgg are unaffected, while the hγZ signal strength is significantly modified, turning a few times larger than in the Standard Model in two cases. The second run of the LHC will effectively test most of these scenarios.

I will discuss the mass reach for electroweakinos at future hadron colliders in several split SUSY scenarios and I will show that collider searches and direct detection experiments have the potential to cover large part of the parameter space. I will then review the zero and finite temperature properties of the QCD axion: despite non-perturbative QCD, axion properties can be extracted at the percent level partially exploiting the foreseen experimental accuracy in case of discovery.

Motivés par les expériences de pensée au coeur de la mécanique quantique puis sous la pression croissante du domaine de l’information quantique, les progrès des méthodes de fabrication, d’observation et de manipulation d’objets individuels ont fortement élargi la variété d'émetteurs de photons uniques. On sait ainsi aujourd'hui fabriquer des émetteurs individuels de taille nanométrique, suffisamment petits pour que la transition entre leurs états électroniques corresponde au rayonnement d’un dipôle unique. Les boîtes quantiques en semiconducteurs et les centres colorés du diamant en font partie.

En tant qu'objet individuel, les boîtes quantiques forment des émetteurs uniques pouvant produire des photons un par un ou en cascade. Ces photons peuvent même être rendus indiscernables, en isolant les boîtes dans des microrésonateurs optiques de volume ultime limité par la diffraction. En tant qu'ensemble, les boîtes forment un milieu à gain; et en les isolant à nouveau dans un microrésonateur optique, on réalise des lasers de dimensions submicroniques. Cette réduction des dimensions change cependant radicalement la physique qui gouverne la source laser ainsi que son rayonnement, marqué par le caractère corpusculaire de la lumière.

Les centres colorés du diamant, et en particulier les centres NV (formés par une impureté d'azote associée à une lacune électronique), sont aussi des sources de photons uniques. Outre émettre des états quantiques de la lumière, les centres NV présentent des propriétés de spin électronique qui en font un système quantique modèle à l’état solide. Depuis quelques années, il a été démontré que le spin du centre NV peut également servir de magnétomètre ultrasensible et plus récemment de thermomètre, permettant la réalisation de microscopes de champ magnétique et de gradient de température à forte résolution spatiale et grande sensibilité. Les premières réalisations montrent qu'un tel dispositif d'imagerie thermique devrait permettre d’atteindre des sensibilités autour du mK avec des résolutions spatiales de quelques dizaines à centaines de nanomètres, et ce entre 200 K et 600 K. Cette approche pourrait de fait s’avérer extrêmement intéressante pour un grand nombre d’applications. Un premier domaine potentiel d'intérêt porte sur les origines physiques des changements de lois dans le comportement thermique d'objets de taille inférieure à ou de l’ordre du micron. On peut ici mentionner à titre d'exemple la modification et le contrôle de la conductivité thermique de nanomatériaux tels que nanotubes ou graphène; ou bien la place du rayonnement de champ proche dans l’examen global des transferts thermiques. Un autre domaine d'intérêt provient de la miniaturisation des composants optoélectroniques et microélectroniques, dans lesquels la dissipation et la non-uniformité thermiques sont devenues un véritable défi. L'imagerie de points chauds ou de distribution de chaleur, pourrait contribuer aux stratégies de contrôle thermique dans de tels composants. Enfin, un dernier domaine d'intérêt tire partie de la biocompatibilité du diamant, ouvrant ainsi la voie à des études de biologie thermique à l'échelle de la cellule unique, telles que l'influence de la température sur le métabolisme des cellules.

In this seminar I will give an introduction to integrability and the $q$KZ equation, with a focus on the integrable Temperly--Lieb loop model. The associated Temperley-Lieb algebra can be represented in graphical form, which in turn allows a graphical construction of the solutions of the $q$KZ equation.

Using this graphical construction, we derive a factorised form for a generalised sum over components of the $q$KZ solution. Specialising this sum gives the normalisation of the ground state vector of the Temperley--Lieb loop model. But in its general form there are connections to certain Razumov--Stroganov conjectures and Macdonald and Koornwinder polynomials.