On the phenomenology of quantum gravity : stability properties of Hawking radiation in the presence of ultraviolet violation of local Lorentz invariance

par Antonin Coutant

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Renaud Parentani.

Le président du jury était Vincent Rivasseau.

Le jury était composé de Renaud Parentani, Vincent Rivasseau, Victor Cardoso, Ted Jacobson, Roberto Balbinot, Stefano Liberati.

Les rapporteurs étaient Victor Cardoso, Ted Jacobson.

  • Titre traduit

    phénoménologie de la gravité quantique : Propriété de stabilité de la radiation d'Hawking en présence de violation de l'invariance local de Lorentz


  • Résumé

    Dans cette thèse, nous étudions plusieurs aspects de la radiation de Hawking en présence de violations de l'invariance locale de Lorentz. Ces violations sont introduites par une modification de la relation de dispersion, devenant non-linéaire aux courtes longueurs d’onde. Les principales motivations de ces travaux ont une double origine. Il y a d’une part le développement en matière condensée de trous noirs analogues, ou l’écoulement d’un fluide est perçu comme une métrique d’espace-temps pour les ondes de perturbations et ou la radiation de Hawking pourrait être détectée expérimentalement. D’autre part, il se pourrait que des effets de gravité quantique puissent être modélisés par une modification de la relation de dispersion. En premier lieu, nous avons obtenu des caractérisations précises des conditions nécessaires au maintien de l’effet Hawking en présence de violation de l’invariance de Lorentz. De plus, nous avons étudié l’apparition d’une onde macroscopique de fréquence nulle, dans des écoulements de type trous blancs et également pour des champs massifs. Une autre partie de ce travail a consisté à analyser une instabilité engendrée par les effets dispersifs, ou la radiation de Hawking est auto-amplifiée, générant ainsi un flux sortant exponentiellement croissant dans le temps.


  • Résumé

    In this thesis, we study several features of Hawking radiation in the presence of ultraviolet Lorentz violations. These violations are implemented by a modified dispersion relation that becomes nonlinear at short wavelengths. The motivations of this work arise on the one hand from the developing field of analog gravity, where we aim at measuring the Hawking effect in fluid flows that mimic black hole space-times, and on the other hand from the possibility that quantum gravity effects might be approximately modeled by a modified dispersion relation. We develop several studies on various aspects of the prob- lem. First we obtain precise characterizations about the deviations from the Hawking result of black hole radiation, which are induced by dispersion. Second, we study the emergence, both in white hole flows or for massive fields, of a macroscopic standing wave, spontaneously produced from the Hawking effect, and known as ‘undulation’. Third, we describe in detail an instability named black hole laser, which arises in the presence of two horizons, where Hawking radiation is self-amplified and induces an exponentially growing in time emitted flux.


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