La structure quantique des trous noirs

par Pierre Heidmann

Projet de thèse en Physique

Sous la direction de Iosif Bena.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Physique en Île-de-France (Paris) , en partenariat avec IPhT - Institut de Physique Théorique (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-09-2016 .


  • Résumé

    La théorie des cordes est une théorie quantique de la gravité. Elle a apporté de nombreux succès dans la description des propriétés des trous noirs. De récents progrès ont montré que les trous noirs ne devraient pas être considérés comme des objets fondamentaux mais comme des descriptions statistiques d'un grand nombre de micro-états continus sans horizon, appelés fuzzballs. Cette conception de fuzzballs pourrait révolutionner notre compréhension des trous noirs et de la gravité quantique en général: la solution classique de trous noirs serait analogue à une description thermodynamique d'un gaz, tandis que les micro-états sans horizon correspondraient à la description statistique de ce gaz. De plus, ce fait pourrait avoir des répercutions notables dans le signal d'ondes gravitationnelles émises lors d'une collision entre deux trous noirs, déjà détectée par LIGO. Étudier cette idée requiert la construction et le dénombrement d'une classe très large de solutions décrivant un trou noir à charge, masse et moment angulaire égaux mais sans horizon. Nous aborderons ce problème dans le contexte de théories de supergravité émergeant à la limite en basse énergie de la théorie des cordes, pour construire une large classe de solutions décrivant aussi bien des trous noirs supersymétriques que des trous noirs non-supersymétriques. Nous prévoyons également d'étudier ces différentes solutions en utilisant la correspondance AdS/CFT.

  • Titre traduit

    The quantum structure of black holes


  • Résumé

    String theory is a quantum theory of gravity, and has had several astounding successes in describing properties of black holes. Recent progress in string theory points to the possibility that black holes should not be thought of as fundamental objects, but rather as statistical descriptions of a huge number of smooth horizonless microstate geometries, or fuzzballs. If correct, this fuzzball proposal will revolutionize our understanding of black holes and quantum gravity in general: the classical black hole solution would be like the analogue of the thermodynamic description of a gas, while the horizonless microstates would be the analogue of the statistical description of this gas. Furthermore, this fact can have experimentally-noticeable consequences on the pattern of gravitational waves emitted during black holes mergers, which have begun to be detected by LIGO. Establishing this requires the construction and counting of very large classes of solutions that have the same charges, mass and angular momentum as a black hole, but have no horizon. We plan to attack this problem in the context of supergravity theories that emerge as low-energy limits of string theory, and to construct large classes of such solutions, both for supersymmetric and for non-supersymmetric black holes. We also plan to study these solutions using the AdS-CFT correspondence.