Asymptotic Grand Unification: The SO(10) case

We explicitly test the asymptotic grand unification of a minimal 5-dimensional model with SO(10) gauge theory compactified on an $S^{1}/Z_{2}\times Z^{\prime}_{2}$ orbifold. We consider all matter fields as propagating in the bulk and show that the gauge couplings asymptotically run to a fixed point in the UV. However, the Yukawa couplings will typically hit a Landau pole right above the compactification scale in this class of SO(10) models.Comment: 6 pages, 1 figure, submitted to the PACP2022 conference proceeding

SU(5) aGUT: a minimal asymptotic grand unification model

We present a new grand unification paradigm, where gauge couplings do not need to be equal at any given scale, instead they run towards the same fixed point in the deep ultraviolet. We provide a concrete example based on SU(5) with a compactified extra space dimension. By construction, fermions are embedded in different SU(5) bulk fields, hence baryon number is conserved and proton decay is forbidden. The lightest Kaluza-Klein tier consists of stable states, providing an asymmetric Dark Matter candidate via their baryonic charges, with a mass of 2.4 TeV. The model features an interesting and predictive flavour structure.Comment: 6 pages, contribution to the 41st International Conference on High Energy physics - ICHEP2022, 6-13 July, 2022, Bologna, Ital

Population mobility, well-mixed clustering and disease spread: a look at COVID-19 Spread in the United States and preventive policy insights

The epidemiology of pandemics is classically viewed using geographical and political borders; however, these artificial divisions can result in a misunderstanding of the current epidemiological state within a given region. To improve upon current methods, we propose a clustering algorithm which is capable of recasting regions into well-mixed clusters such that they have a high level of interconnection while minimizing the external flow of the population towards other clusters. Moreover, we analyze and identify so called core clusters, clusters that retain their features over time (temporally stable) and independent of the presence or absence of policy measures. In order to demonstrate the capabilities of this algorithm, we use US county-level cellular mobility data to divide the country into such clusters. Herein, we show a more granular spread of SARS-CoV-2 throughout the first weeks of the pandemic. Moreover, we are able to identify areas (groups of counties) that were experiencing above average levels of transmission within a state, as well as pan-state areas (clusters overlapping more than one state) with very similar disease spread. Therefore, our method enables policymakers to make more informed decisions on the use of public health interventions within their jurisdiction, as well as guide collaboration with surrounding regions to benefit the general population in controlling the spread of communicable diseases.Comment: 18 pages, 16 figure

Applications des équations du groupe de renormalisation : des théories de Grande Unification à l'épidémiologie

Depuis son développement il y a presque cent ans, le principe du Groupe de Renormalisation a permis de repousser les limites de notre compréhension de la physique au delà de l'échelle atomique et d'en prédire les aspects qu'elle présenterait en allant vers l'infiniment petit. Il a aidé à la réalisation d'importantes améliorations de notre compréhension de divers domaines de la physique, de la théorie quantique des champs à la physique du solide. Le Groupe de Renormalisation décrit l'invariance des observables par rapport à l'échelle d'énergie considérée et permet d'étudier l'évolution que cela induit sur les constantes de couplages en fonction de cette échelle. Une des plus importantes prédictions qu'il amène est la théorie de Grande Unification dans laquelle les interactions fondamentales (électromagnétisme, interactions faible et forte) ne devienne plus qu'une unique force émanant à haute énergie. Cette possibilité permettrait de décrire la physique des premiers instants après le Big Bang selon des lois simples se basant sur une unique symétrie. Bien que les théories de grande unification standards voient cette unification comme un point d'intersection entre les courbes d'évolution des couplages, ma thèse propose de la voir comme un procédé asymptotique pour lequel les couplages de jauge tendent à s'unifier en étant amenés vers un point fixe commun dans l'ultra-violet. La grande unification asymptotique introduit de nouvelles particules permettant de s'affranchir de la désintégration du proton, d'avoir un candidat à la matière noire et de reproduire l'asymétrie baryonique observée dans l'Univers. Le modèle minimal en SU(5) avec une dimension supplémentaire compactifiée sera présenté en détail, mais de plus grand groupes de symétrie permettraient d'introduire de nouveaux aspects prometteurs à la théorie. En parallèle, le groupe de renormalisation a aussi été employé pour étudier la pandémie de COVID-19 qui a débuté à la fin de l'année 2019 et qui est toujours un sujet d'inquiétude au moment où cette thèse est rédigée. Grâce à une nouvelle méthode appelée Groupe de Renormalisation épidémique inspirée par le formalisme de la théorie quantique des champs, il permet d'intégrer des procédés complexes, comme la distanciation sociale ou l'interaction entre régions grâce à l'utilisation d'équations différentielles simples. Alors que les derniers modèles d'épidémiologie développés deviennent de plus en plus précis, leur complexité croissante les rend plus gourmands en temps d'exécution et moins transparents pour comprendre les scénarios de propagation, de son côté, l'équation du groupe de renormalisation épidémique n'a besoin que de deux paramètres dans une unique équation différentielle pour reproduire l'évolution d'une unique vague épidémique. Bien que cette méthode soit assez simple pour pouvoir réaliser une analyse détaillée sur un ordinateur portable en peu de temps, elle a montré une grande précision même pour des prédictions sur plusieurs mois. De nouveaux ajouts peuvent, de plus, y être intégrés aisément permettant de décrire par exemple des vagues multiples, l'apparition de variants mais aussi la vaccination. Les points de vues originaux offerts par les équations du groupe de renormalisation permettent donc d'ouvrir de nouvelles frontières à l'étude de la théorie quantique des champs pour laquelle elle a été développée à la base, mais aussi pour l'épidémiologie. Ces méthodes pourraient même être étendues à des domaines bien plus variés tels que l'économie ou la chimie.Since the introduction in the early fifties of the Renormalisation Group (RG) scheme, our comprehension of physics below the atomic scale has been greatly advanced with important improvements in multiple domains of physics, from quantum field theory to solid-state physics. The Renormalisation Group scheme describes the invariance of observables with respect to the energy scale of the process considered and reveals constraints on the evolution of the coupling strength. One of the main ideas arising from their study are Grand Unification Theories (GUT) in which fundamental interactions (electromagnetism, weak and strong forces) become one unique force at very high energy, this therefore advocates for the existence of a simple symmetry description of physics just after the Big Bang. While standard GUT see unification as a discrete crossing between the running coupling constants, my thesis proposes to view it as an asymptotic process where gauge couplings tend to unify by running toward a common limit being an attractive UV fixed point. The asymptotic Grand Unification Theories introduce new particles removing issues around proton decay, proposing dark matter candidates, and reproducing the baryon asymmetry observed in the Universe. The minimal model in SU(5) with one compactified extra-dimension will be presented, but larger symmetry groups could be involved to introduce promising features to the model. In addition, the RG has allowed us to investigate the COVID-19 pandemic, that began towards the end of 2019 and is still a major concern at the time when this thesis was written. With a totally new framework called the epidemic Renormalisation Group (eRG) inspired by the quantum field theory formalism, an integration of complex features has been possible, such as social distancing and interactions between countries in a simple modeling scheme. While the latest classical epidemiological models tend to become more precise, their increasing complexity make them computationally time consuming and less transparent when trying to understand the scenario of spreading. On the other hand, the simplest epidemic renormalisation group equation needs only two parameters in one differential equation to reproduce a simple wave. Despite its simplicity allowing it to run on a simple personal computer even for complex analysis, our new framework has shown an important level of precision for predictions even a few months into the future. Adding new features to the equations is also straightforward, just like interactions between fields or fixed point technology can be integrated in quantum field theory. These original viewpoints offered by the RG equations open new frontiers for not only the study of quantum field theory and for epidemiology, but also extended to others various fields ranging from chemistry to economies

Applications des équations du groupe de renormalisation : des théories de Grande Unification à l'épidémiologie

Since the introduction in the early fifties of the Renormalisation Group (RG) scheme, our comprehension of physics below the atomic scale has been greatly advanced with important improvements in multiple domains of physics, from quantum field theory to solid-state physics. The Renormalisation Group scheme describes the invariance of observables with respect to the energy scale of the process considered and reveals constraints on the evolution of the coupling strength. One of the main ideas arising from their study are Grand Unification Theories (GUT) in which fundamental interactions (electromagnetism, weak and strong forces) become one unique force at very high energy, this therefore advocates for the existence of a simple symmetry description of physics just after the Big Bang. While standard GUT see unification as a discrete crossing between the running coupling constants, my thesis proposes to view it as an asymptotic process where gauge couplings tend to unify by running toward a common limit being an attractive UV fixed point. The asymptotic Grand Unification Theories introduce new particles removing issues around proton decay, proposing dark matter candidates, and reproducing the baryon asymmetry observed in the Universe. The minimal model in SU(5) with one compactified extra-dimension will be presented, but larger symmetry groups could be involved to introduce promising features to the model. In addition, the RG has allowed us to investigate the COVID-19 pandemic, that began towards the end of 2019 and is still a major concern at the time when this thesis was written. With a totally new framework called the epidemic Renormalisation Group (eRG) inspired by the quantum field theory formalism, an integration of complex features has been possible, such as social distancing and interactions between countries in a simple modeling scheme. While the latest classical epidemiological models tend to become more precise, their increasing complexity make them computationally time consuming and less transparent when trying to understand the scenario of spreading. On the other hand, the simplest epidemic renormalisation group equation needs only two parameters in one differential equation to reproduce a simple wave. Despite its simplicity allowing it to run on a simple personal computer even for complex analysis, our new framework has shown an important level of precision for predictions even a few months into the future. Adding new features to the equations is also straightforward, just like interactions between fields or fixed point technology can be integrated in quantum field theory. These original viewpoints offered by the RG equations open new frontiers for not only the study of quantum field theory and for epidemiology, but also extended to others various fields ranging from chemistry to economies.Depuis son développement il y a presque cent ans, le principe du Groupe de Renormalisation a permis de repousser les limites de notre compréhension de la physique au delà de l'échelle atomique et d'en prédire les aspects qu'elle présenterait en allant vers l'infiniment petit. Il a aidé à la réalisation d'importantes améliorations de notre compréhension de divers domaines de la physique, de la théorie quantique des champs à la physique du solide. Le Groupe de Renormalisation décrit l'invariance des observables par rapport à l'échelle d'énergie considérée et permet d'étudier l'évolution que cela induit sur les constantes de couplages en fonction de cette échelle. Une des plus importantes prédictions qu'il amène est la théorie de Grande Unification dans laquelle les interactions fondamentales (électromagnétisme, interactions faible et forte) ne devienne plus qu'une unique force émanant à haute énergie. Cette possibilité permettrait de décrire la physique des premiers instants après le Big Bang selon des lois simples se basant sur une unique symétrie. Bien que les théories de grande unification standards voient cette unification comme un point d'intersection entre les courbes d'évolution des couplages, ma thèse propose de la voir comme un procédé asymptotique pour lequel les couplages de jauge tendent à s'unifier en étant amenés vers un point fixe commun dans l'ultra-violet. La grande unification asymptotique introduit de nouvelles particules permettant de s'affranchir de la désintégration du proton, d'avoir un candidat à la matière noire et de reproduire l'asymétrie baryonique observée dans l'Univers. Le modèle minimal en SU(5) avec une dimension supplémentaire compactifiée sera présenté en détail, mais de plus grand groupes de symétrie permettraient d'introduire de nouveaux aspects prometteurs à la théorie. En parallèle, le groupe de renormalisation a aussi été employé pour étudier la pandémie de COVID-19 qui a débuté à la fin de l'année 2019 et qui est toujours un sujet d'inquiétude au moment où cette thèse est rédigée. Grâce à une nouvelle méthode appelée Groupe de Renormalisation épidémique inspirée par le formalisme de la théorie quantique des champs, il permet d'intégrer des procédés complexes, comme la distanciation sociale ou l'interaction entre régions grâce à l'utilisation d'équations différentielles simples. Alors que les derniers modèles d'épidémiologie développés deviennent de plus en plus précis, leur complexité croissante les rend plus gourmands en temps d'exécution et moins transparents pour comprendre les scénarios de propagation, de son côté, l'équation du groupe de renormalisation épidémique n'a besoin que de deux paramètres dans une unique équation différentielle pour reproduire l'évolution d'une unique vague épidémique. Bien que cette méthode soit assez simple pour pouvoir réaliser une analyse détaillée sur un ordinateur portable en peu de temps, elle a montré une grande précision même pour des prédictions sur plusieurs mois. De nouveaux ajouts peuvent, de plus, y être intégrés aisément permettant de décrire par exemple des vagues multiples, l'apparition de variants mais aussi la vaccination. Les points de vues originaux offerts par les équations du groupe de renormalisation permettent donc d'ouvrir de nouvelles frontières à l'étude de la théorie quantique des champs pour laquelle elle a été développée à la base, mais aussi pour l'épidémiologie. Ces méthodes pourraient même être étendues à des domaines bien plus variés tels que l'économie ou la chimie

Applications des équations du groupe de renormalisation : des théories de Grande Unification à l'épidémiologie

Since the introduction in the early fifties of the Renormalisation Group (RG) scheme, our comprehension of physics below the atomic scale has been greatly advanced with important improvements in multiple domains of physics, from quantum field theory to solid-state physics. The Renormalisation Group scheme describes the invariance of observables with respect to the energy scale of the process considered and reveals constraints on the evolution of the coupling strength. One of the main ideas arising from their study are Grand Unification Theories (GUT) in which fundamental interactions (electromagnetism, weak and strong forces) become one unique force at very high energy, this therefore advocates for the existence of a simple symmetry description of physics just after the Big Bang. While standard GUT see unification as a discrete crossing between the running coupling constants, my thesis proposes to view it as an asymptotic process where gauge couplings tend to unify by running toward a common limit being an attractive UV fixed point. The asymptotic Grand Unification Theories introduce new particles removing issues around proton decay, proposing dark matter candidates, and reproducing the baryon asymmetry observed in the Universe. The minimal model in SU(5) with one compactified extra-dimension will be presented, but larger symmetry groups could be involved to introduce promising features to the model. In addition, the RG has allowed us to investigate the COVID-19 pandemic, that began towards the end of 2019 and is still a major concern at the time when this thesis was written. With a totally new framework called the epidemic Renormalisation Group (eRG) inspired by the quantum field theory formalism, an integration of complex features has been possible, such as social distancing and interactions between countries in a simple modeling scheme. While the latest classical epidemiological models tend to become more precise, their increasing complexity make them computationally time consuming and less transparent when trying to understand the scenario of spreading. On the other hand, the simplest epidemic renormalisation group equation needs only two parameters in one differential equation to reproduce a simple wave. Despite its simplicity allowing it to run on a simple personal computer even for complex analysis, our new framework has shown an important level of precision for predictions even a few months into the future. Adding new features to the equations is also straightforward, just like interactions between fields or fixed point technology can be integrated in quantum field theory. These original viewpoints offered by the RG equations open new frontiers for not only the study of quantum field theory and for epidemiology, but also extended to others various fields ranging from chemistry to economies.Depuis son développement il y a presque cent ans, le principe du Groupe de Renormalisation a permis de repousser les limites de notre compréhension de la physique au delà de l'échelle atomique et d'en prédire les aspects qu'elle présenterait en allant vers l'infiniment petit. Il a aidé à la réalisation d'importantes améliorations de notre compréhension de divers domaines de la physique, de la théorie quantique des champs à la physique du solide. Le Groupe de Renormalisation décrit l'invariance des observables par rapport à l'échelle d'énergie considérée et permet d'étudier l'évolution que cela induit sur les constantes de couplages en fonction de cette échelle. Une des plus importantes prédictions qu'il amène est la théorie de Grande Unification dans laquelle les interactions fondamentales (électromagnétisme, interactions faible et forte) ne devienne plus qu'une unique force émanant à haute énergie. Cette possibilité permettrait de décrire la physique des premiers instants après le Big Bang selon des lois simples se basant sur une unique symétrie. Bien que les théories de grande unification standards voient cette unification comme un point d'intersection entre les courbes d'évolution des couplages, ma thèse propose de la voir comme un procédé asymptotique pour lequel les couplages de jauge tendent à s'unifier en étant amenés vers un point fixe commun dans l'ultra-violet. La grande unification asymptotique introduit de nouvelles particules permettant de s'affranchir de la désintégration du proton, d'avoir un candidat à la matière noire et de reproduire l'asymétrie baryonique observée dans l'Univers. Le modèle minimal en SU(5) avec une dimension supplémentaire compactifiée sera présenté en détail, mais de plus grand groupes de symétrie permettraient d'introduire de nouveaux aspects prometteurs à la théorie. En parallèle, le groupe de renormalisation a aussi été employé pour étudier la pandémie de COVID-19 qui a débuté à la fin de l'année 2019 et qui est toujours un sujet d'inquiétude au moment où cette thèse est rédigée. Grâce à une nouvelle méthode appelée Groupe de Renormalisation épidémique inspirée par le formalisme de la théorie quantique des champs, il permet d'intégrer des procédés complexes, comme la distanciation sociale ou l'interaction entre régions grâce à l'utilisation d'équations différentielles simples. Alors que les derniers modèles d'épidémiologie développés deviennent de plus en plus précis, leur complexité croissante les rend plus gourmands en temps d'exécution et moins transparents pour comprendre les scénarios de propagation, de son côté, l'équation du groupe de renormalisation épidémique n'a besoin que de deux paramètres dans une unique équation différentielle pour reproduire l'évolution d'une unique vague épidémique. Bien que cette méthode soit assez simple pour pouvoir réaliser une analyse détaillée sur un ordinateur portable en peu de temps, elle a montré une grande précision même pour des prédictions sur plusieurs mois. De nouveaux ajouts peuvent, de plus, y être intégrés aisément permettant de décrire par exemple des vagues multiples, l'apparition de variants mais aussi la vaccination. Les points de vues originaux offerts par les équations du groupe de renormalisation permettent donc d'ouvrir de nouvelles frontières à l'étude de la théorie quantique des champs pour laquelle elle a été développée à la base, mais aussi pour l'épidémiologie. Ces méthodes pourraient même être étendues à des domaines bien plus variés tels que l'économie ou la chimie

Second wave COVID-19 pandemics in Europe: a temporal playbook

International audienceA second wave pandemic constitutes an imminent threat to society, with a potentially immense toll in terms of human lives and a devastating economic impact. We employ the epidemic Renormalisation Group (eRG) approach to pandemics, together with the first wave data for COVID-19, to efficiently simulate the dynamics of disease transmission and spreading across different European countries. The framework allows us to model, not only inter and extra European border control effects, but also the impact of social distancing for each country. We perform statistical analyses averaging on different level of human interaction across Europe and with the rest of the World. Our results are neatly summarised as an animation reporting the time evolution of the first and second waves of the European COVID-19 pandemic. Our temporal playbook of the second wave pandemic can be used by governments, financial markets, the industries and individual citizens, to efficiently time, prepare and implement local and global measures

Naturalness of lepton non-universality and muon g-2

International audienceWe show that the observed anomalies in the lepton sector can be explained in extensions of the Standard Model that are natural and, therefore, resolve the Higgs sector hierarchy problem. The scale of new physics is around the TeV and Technicolor-like theories are ideal candidate models

Mining Google and Apple mobility data: temporal anatomy for COVID-19 social distancing

International audienceWe employ the Google and Apple mobility data to identify, quantify and classify different degrees of social distancing and characterise their imprint on the first wave of the COVID-19 pandemic in Europe and in the United States. We identify the period of enacted social distancing via Google and Apple data, independently from the political decisions. Our analysis allows us to classify different shades of social distancing measures for the first wave of the pandemic. We observe a strong decrease in the infection rate occurring two to five weeks after the onset of mobility reduction. A universal time scale emerges, after which social distancing shows its impact. We further provide an actual measure of the impact of social distancing for each region, showing that the effect amounts to a reduction by 20–40% in the infection rate in Europe and 30–70% in the US