Ecole Doctorale
Physique et Sciences de la Matière
Spécialité
PHYSIQUE & SCIENCES DE LA MATIERE - Spécialité : PHYSIQUE THEORIQUE ET MATHEMATIQUE
Etablissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
Théorie quantique des champs,Relativité general,Entropie de trous noir,Gravité quantique,
Keywords
Quantum field theory,General relativity,Black-hole entropy,Quantum gravity,
Titre de thèse
De l'accélération à la gravité, et quantique.
From acceleration to gravity, and quantum.
Date
Mercredi 10 Juillet 2024 à 10:00
Adresse
Centre de Physique Théorique - UMR 7332 CNRS Luminy, Case 907 13288 Marseille cedex 9, France Amphi 5
Jury
Directeur de these |
M. Alejandro PEREZ |
Centre de Physique Théorique / Aix Marseille Université |
Rapporteur |
M. Yongge MA |
Beijing Normal University |
Rapporteur |
M. Daniele ORITI |
Universidad Complutense de Madrid |
Président |
M. Federico PIAZZA |
Centre de Physique Théorique / Aix Marseille Université |
Examinateur |
Mme Francesca VIDOTTO |
Western University |
Examinateur |
Mme Ana ALONSO-SERRANO |
Max Planck Institute for Gravitational Physics |
Résumé de la thèse
Guidé par le principe déquivalence, jétudie dans cette thèse les aspects classiques et quantiques des systèmes accélérés et gravitationnels. Lintérêt des systèmes accélérés réside dans la quantité dinformations que nous pouvons apprendre sur la contrepar- tie gravitationnelle. La thèse commence par un travail pédagogique sur léquivalence masse-énergie. Je montre quen confinant un rayonnement électromagnétique à lintérieur dune boîte dont les parois sont parfaitement réfléchissantes, cette boîte acquiert une inertie donnée par m = E/c2, avec E lénergie du rayonnement. Compte tenu du principe déquivalence, ce système est un modèle jouet pour les particules composites, les parois modélisant le confinement. Après avoir introduit les obser- vateurs accélérés en relativité restreinte, la thèse se poursuit naturellement par une présentation de leffet Unruh. Je montre des quantifications alternatives du champ scalaire dans lespace-temps de Minkowski, associées à la fois à des observateurs accélérant le long dune seule direction et à des observateurs accélérant radialement. Lhorizon généré par cette dernière famille dobservateurs est donné par lunion de deux cônes de lumière. Pour cette raison, létude de la théorie des champs associée à ces observateurs est également appelée "thermodynamique du cône de lumière". Je présente la littérature et les nouveaux résultats sur la thermodynamique des cônes de lumière. Ensuite, je discute de la manière dont ces résultats sont liés aux lignes de recherche actuelles en physique théorique.
Dans la deuxième partie de la thèse, je me concentre sur deux systèmes partic- ulièrement intéressants pour la gravité. Tout dabord, lespace-temps de Vaidya, qui décrit soit un trou noir en effondrement, soit un trou noir rayonnant. Je présente une étude des symétries classiques de laction dEinstein-Hilbert ainsi quun groupe de symétrie qui est présent au niveau de lespace des solutions mais pas pour laction de la relativité générale. Lintérêt de ce groupe de symétrie est discuté. Enfin, je mon- tre limpact des ambiguïtés dans la quantification de la gravité dans le contexte des modèles cosmologiques, en particulier pour les modèles dits "polymérisés".
Thesis resume
Guided by the equivalence principle, in this thesis I study classical and quantum aspects of accelerated and gravitating systems. The interest in accelerated systems lies in the amount of insights we can learn about the gravitational counterpart. The thesis begins with a pedagogical work on mass-energy equivalence. I show that by confining electromagnetic radiation inside a box with perfectly reflecting walls, that box acquires inertia given by m = E/c2, with E being the energy of the radiation. Given the equivalence principle, this system is a toy model for composite particles, with the walls modeling the confinement. Having introduced accelerated observers in special relativity, the thesis naturally proceeds with a presentation of the Unruh effect. I show alternative quantizations of the scalar field in Minkowski spacetime, associated with observers accelerating along a single direction and observers accelerating radially. The union of two light cones gives the horizon generated by the latter family of observers. For this reason, the study of the field theory associated with these observers is also called light-cone thermodynamics. I present the literature and the new results on light-cone thermodynamics. Then, I discuss how these results relate to current research lines in theoretical physics.
In the second part of the thesis, I focus on two systems of particular interest in gravity. Firstly the Vaidya spacetime, describing either a collapsing or a radiating black hole. I present a study of the classical symmetries of the Einstein-Hilbert action as well as a group of symmetries that is present at the level of the solution space but not for the action of general relativity. The interest in this group of symmetry is discussed. Finally, I show the impact of the ambiguities in the quantization of gravity in the context of cosmological models, in particular for the so-called polymerized models.