Amplitudes de diffusion en théorie de gravité effective

par Stavros Mougiakakos

Projet de thèse en Physique

Sous la direction de Pierre Vanhove.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Physique en Île-de-France (Paris) , en partenariat avec Institut de Physique Théorique (Saclay, Essonne) (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    Les amplitudes de diffusion sont un outil fondamental pour comprendre la physique des interactions élémentaires. Une évaluation précise est nécessaire pour faire le contact avec les expériences et prédire de nouveaux phénomènes physiques. L'analyse de leurs propriétés mathématiques permet de mettre à jour des principes physiques nouveaux sous-jacent à l'organisation de la physique quantique régissant les interactions fondamentales. Des progrès récents permettent des calculs efficaces et inédits d'amplitudes de diffusion pour un grand nombre de théorie des champs. Il est alors possible de calculer un grand nombre de processus physique à des ordres élevés en boucles et en nombre de particules. Ces progrès ouvrent vers de nouvelles investigations théoriques, et la découverte de propriétés nouvelles. L'application de ces méthodes aux théories de gravité effective de basse énergie est d'une importance capitale pour comprendre la nature de la force de gravité au niveau classique et quantique. Maintenant que nous pouvons calculer analytiquement des processus de diffusion gravitationnels, il est possible de quantifier plus précisément les prédictions expérimentales des théories de gravité généralisant celle introduite par Einstein il y a 100 ans. En particulier il est maintenant possible d'extraire des contributions de gravité quantique impossible à calculer il encore quelques années. L'ère nouvelle d'une physique observationnelle des ondes gravitationnelles, initiés par la collaboration LIGO, devrait permettre d'explorer une physique de la gravitation encore inaccessible et amener a de nouvelles contraintes sur des extensions classiques et quantiques de la théorie de la gravitation d'Einstein. Le travail de thèse consistera a développer les méthodes de calculs d'amplitudes de diffusion pour le calcul de corrections post-Minkowskien et post-Newtoniennes, et de faire le lien avec la physique des ondes gravitationnelles. Cette analyse sera faite dans le cadre de diverses théories de la gravitation étendant celle proposée par Einstein en 1915, afin de déterminer un possible signature expérimentale de modification de la force de la gravitation. Egalement, des contributions classiques dues à la nature non linéaire de la théorie de la gravitation d'Einstein, sont accompagnées de corrections quantiques dont il faudra extraire les effets et donner une interprétation physique.

  • Titre traduit

    Scattering Amplitudes in effective gravitational theories


  • Résumé

    Scattering amplitudes are a fundamental tool for understanding the physics of elementary interactions. Accurate evaluation is necessary to make contact with the experiments and to predict new physical phenomena. The analysis of their mathematical properties makes it possible to update new physical principles underlying the organization of quantum physics governing fundamental interactions. Recent advances allow efficient and unprecedented calculations of scattering amplitudes for a large number of field theory. It is then possible to calculate a large number of physical processes with high orders in loops and in number of particles. These advances open to new theoretical investigations, and the discovery of new properties. The application of these methods to the theory of low energy effective gravity is of paramount importance to understand the nature of the force of gravity at the classical and quantum level. Now that we can analytically compute gravitational diffusion processes, it is possible to more accurately quantify the experimental predictions of gravity theories that generalize the one introduced by Einstein 100 years ago. In particular it is now possible to extract contributions of quantum gravity impossible to compute it still a few years. The new era of an observational physics of gravitational waves, initiated by the LIGO collaboration, should allow to explore a still inaccessible gravity physics and bring new constraints on classical and quantum extensions of the theory of gravitation. Einstein. The thesis work will consist in developing the scattering amplitude calculation methods for the calculation of post-Minkowskian and post-Newtonian corrections, and to make the link with gravitational wave physics. This analysis will be made in the context of various theories of gravitation extending the proposed one by Einstein in 1915, to determine a possible experimental signature of modification of the force of gravitation. Also, classical contributions due to the nonlinear nature of Einstein's theory of gravitation, are accompanied by quantum corrections whose effects will have to be extracted and given a physical interpretation.