Dark matter phenomenology : from simplified WIMP models to refined alternative solutions
Un des problemes les plus intrigants de la physique moderne est l'identification de la nature d'une composante de matiere non-relativiste presente dans l'univers, contribuant a plus de 25% de sa densite d'energie totale, appelee matiere noire. Les particules "WIMPs" (Weakly Interacting Massive Particles) sont parmi les categories de candidats a la matiere noire les plus considerees. Cependant, en l'absence de resultats concluants d'experiences de detection directe, indirecte et aupres de collisionneurs de particules, la premiere partie de cette these est devouee a l'etude du paradigme "WIMP" dans le contexte de modeles simplifies. Des modeles considerant des extensions de jauge sont etudies par la suite tels que des theories presentant des couplages de Chern-Simons ainsi qu'un modele motive par l'observation recente d'anomalies dans le domaine de la physique la saveur lie a l'observable RK(*). La deuxieme partie de cette these est devouee a l'etude de mecanismes alternatifs de production thermique de matiere noire en particulier en considerant une realisation specifique du mecanisme "SIMP" (Strongly Interacting Massives Particles) dans le contexte d'une symetrie de jauge non-abelienne cachee. Dans une derniere partie, la possibilite de produire une composante de matiere noire de maniere non-thermique a travers le mecanisme "freeze-in" est etudiee. En particulier, le fort impact de l'epoque post-inflationnaire de l'univers sur la production de densite de matiere noire est illustre par l'etude d'un modele de matiere noiremediee par un champ de spin 2 massif en plus du graviton standard.