AdS₄/CFT₃ et gravite quantique

AdS₄/CFT₃ and quantum gravity

• Auteur / Autrice : Ioannis Lavdas
• Direction : Costas Bachas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique théorique
• Date : Soutenance le 03/10/2019
• Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique de l'ENS (Paris ; 2019-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École normale supérieure (Paris ; 1985-....)
• Jury : Président / Présidente : Michela Petrini
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Costas Bachas, Michela Petrini, Elias Kiritsis, Alberto Zaffaroni, Guillaume Bossard, Nicholas Philip Warner
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Elias Kiritsis, Alberto Zaffaroni

Mots clés

Mots clés contrôlés

Physique mathématique

Mots clés libres

Theorie des cordes

Theories superconformes des champs

Dualité holographique

Gravité massive

Localization supersymetrique

Indice superconforme

Theories quiver

Varieté superconforme

String theory

Superconformal field theories

Holographic duality

Massive gravity

Supersymmetric localization

Superconformal index

Quiver theories

Superconformal manifold

Résumé

Dans le cadre de la dualité holographique entre une vaste famille de vides 1/2-maximalement supersymétriques Anti-de Sitter à quatre dimensions (AdS₄) et des théories des champs superconformes N=4 supersymétriques à trois dimensions (sCFT₃), nous étudions des questions théoriques majeures de gravité quantique et de théories de jauge. Ce travail a deux directions principales : La premiere partie est consacrée aux mécanismes par lesquels le graviton AdS₄ peut acquérir une petite masse, tandis que la seconde partie concerne la cartographie de la variété superconforme des sCFT₃ considérées. En ce qui concerne la question du mecanisme de Higgs pour le graviton d’AdS₄, nous proposons un nouveau mécanisme qui repose sur le couplage ”faible” de deux sCFT₃s, initialement découplées, en jaugent une symmétrie globale commune. Les deux tenseurs de stress initialement conservés se mélangent et le résultat est une combinaison conservée et une combinaison orthogonale, dont la dimension acquiert une petite dimension anormale. Holographiquement, cette configuration correspond à la connexion de deux univers AdS₄ initialement découplés via un AdS₅ × S⁵ fin, autrement appelé une “gorge” de Janus. Le résultat est une théorie AdS₄-bimétrique, avec un graviton sans masse et un graviton massif, dont la petite masse correspond à la dimension anormale de la combinaison duale de tenseurs de stress. Nous calculons la masse du graviton, qui est exprimée en termes de données géométriques de la ”gorge” de Janus et de l’univers AdS₄ vers zéro, résulte en une théorie de gravité massive dans AdS₄. En ce qui concerne la deuxième direction de ce travail, les déformations superconformes des sCFT₃s considérées qui génèrent la variété superconformale sont des déformations préservant N = 2 supersymétrie, générées par des opérateurs exactement marginaux. Nous présentons comment tous ces opérateurs peuvent être systématiquement extraits de l’index superconforme. Les opérateurs de branche de Coulomb et de Higgs sont pris en compte, tandis qu’une attention particuli ère est accordée aux opérateurs mixtes. On montre que les modules de branches mixtes de ces théories sont des opérateurs à double-corde qui se transforment dans la représentation (Adj, Adj) des groupes de saveursélectriques et magnétiques, modulo un surcomptage pour les quivers avec des noeuds de jauge abéliens. Enfin, nous commentons sur l’interprétation holographique des résultats, en affirmant que les supergravités mesurées peuvent capturer l’espace des modules tout entier si, outre les paramètres de la solution d’arri ère-plan, les modules de quantification des conditions aux limites sontégalement pris en compte.

Based on the holographic duality between a large class of half-maximally supersymmetric four-dimensional Anti-de Sitter (AdS₄) vacua and three-dimensional N = 4 superconformal field theories (sCFT₃), we study quantum gravitational and gauge theoretic questions. This work has two main directions: The first part is devoted to the mechanisms through which the low-lying AdS₄-graviton can acquire a small mass whereas the second part regards the mapping of the superconformal manifold of the considered sCFT₃s. Regarding the question of the graviton Higgsing in AdS₄, we propose a new mechanism which relies on ”weakly” coupling two initially decoupled sCFT₃s, by gauging a common global symmetry. The two initially conserved stress tensors mix and the result of this mixing is a conserved combination and an orthogonal combination, the scaling dimension of which acquires a small anomalous dimension. Holographically, this setup is dual to connecting two initially decoupled AdS₄ universes via a thin AdS₅ × S⁵ or Janus ”throat”. The result is an AdS₄- bimetric theory, with one massless and one massive graviton, the small mass of which corresponds to the anomalous dimension of the dual stress tensor combination. We compute the mass of the graviton, which is expressed in terms of the geometric data of the Janus ”throat” and of the considered AdS₄ universe. A special decoupling limit of this theory, where the effective four-dimensional gravitational coupling of one of the two universes vanishes, results to an AdS₄-Massive gravity theory. Regarding the second direction of this work, superconformal deformations of the considered sCFT3s which generate the superconformal manifold, are N = 2 supersymmetry preserving deformations, generated by exactly marginal operators. We present how all these operators can be consistently extracted from the superconformal index. Coulomb and Higgs branch operators are considered, while particular attention is payed to mixedbranch operators. It is shown that the mixed-branch moduli of these theories are double-string operators transforming in the (Adj,Adj) representation of the electric and magnetic flavour groups, up to overcounting for quivers with abelian gauge nodes. Finally, we comment on the holographic interpretation of the results, arguing that gauged supergravities can capture the entire moduli space if, in addition to the parameters of the background solution, quantization moduli of boundary conditions are also taken into account.