Soutenance de thèse de Lautaro AMADEI

Plusieurs approches de la gravité quantique envisagent l'idée que l'espace-temps lisse est une approximation émergente d'une structure fondamentale discrète à l'échelle de Planck. Quelles sont les conséquences théoriques et observationnelles de cette hypothèse? Actuellement, nous ne pouvons pas tester la géométrie de l'Univers jusqu'à l'échelle de Planck. Néanmoins, nous pouvons rechercher des signes de discrétisation et ses conséquences dans nos modèles théoriques et observationnels actuels. Dans la première partie de cette thèse, nous proposons qu'une microstructure discrète à l'échelle de Planck offre une solution naturelle au problème d'information du trou noir. Les degrés de liberté discrets fondamentaux constituent un grand réservoir d'informations à encoder à la fin de l'évaporation du trou noir. Nous proposons une perspective conservatrice et naturelle de l'énigme de l'évaporation du trou noir, dans laquelle l'information n'est pas perdue ou détruite, mais simplement déclassée en corrélations (inaccessibles aux observateurs de basse énergie) avec la structure microscopique de la géométrie Planckienne. Dans la seconde partie, nous proposons un modèle d'inflation generé par une relaxa ation d'une constante cosmologique initialement planckienne via une diffusion due à la friction avec une structure planckienne fondamentalement discrète. Nous montrons que ce modèle peut générer un spectre presque invariant de perturbations adiabatiques pri mordiales adiabatique et de son tilt qui correspond aux observations. De plus, ceci est fait sans l'introduction d'un champ d'inflaton avec un potentiel arbitraire. En outre, ce processus admet une interprétation semi-classique bien définie et évite le problème transplanckien que l'on trouve souvent dans le traitement standard structure formation

Several approaches to quantum gravity entertain the idea that smooth spacetime is an emergent approximation of a fundamental, discrete Planckian structure. Which are the theoretical and observational con- sequences of this hypothesis? What is the smoking gun of discreteness? Currently, we cannot test the geometry of the Universe down to the Planck scale. Still, we can look for signs of discreteness and its consequences in our prevailing theoretical and observational models. In the first part of this thesis, we propose that a discrete microstruc- ture at the Planck scale provides a natural solution to the black hole information loss problem if taken at face value. The fundamental discrete degrees of freedom provide a large reservoir for information to be encoded at the end of black hole evaporation. We put forward a conservative and natural perspective of the black hole evaporation puzzle where information is not lost or destroyed but simply de- graded into correlations (inaccessible to low-energy observers) with the microscopic structure of the geometry at the Planck scale. In the second part, we propose a model of inflation driven by a relax- ation of an initially Planckian cosmological constant via diffusion due to friction with a fundamentally discrete Planckian structure. We show that this model can generate a nearly scale-invariant spectrum of pri- mordial adiabatic perturbations and its tilt that matches observations. Moreover, this is done without the introduction of an inflaton field with an arbitrary potential. Furthermore, this process admits a well- defined semi-classical interpretation and avoids the trans-Planckian problem often found in the standard treatment of structure formation.