Soutenance de thèse de Gabriele Vittorio STAGNO

Le travail de cette thèse a porté sur des recherches en cosmologie quantique Boucle de gravité quantique. Nous avons d'abord étudié les amplitudes de transition entre deux réseaux de spin limite avec diagramme dipolaire, fournis par l'EPRL de Lorentz modèle avec 2 sommets non-simpliciaux étendant les investigations précédentes faites pour le seul cas de vertex [44, 60]. Une évaluation systématique de ces amplitudes de transition ont été abordées, en discutant de l'intégrabilité et de la pertinence pour les processus physiques réels, en identifiant lesquels étaient pertinents pour processus physiques. Grande échelle de spin le comportement et les corrélations entre la limite initiale et finale ont été exquis analytiquement pour un modèle simplifié et numériquement pour le modèle complet, en trouvant que les contributions de différents graphiques peuvent être organisées selon à leur comportement de mise à l'échelle dans une hiérarchie qui est également conservée à de petites pirouettes et bien capturée déjà par un modèle simplifié que nous avons introduit. Le terme principal dans la grande limite de spin a des corrélations disparates entre les états initiales et finales et à côté des principaux portent des corrélations non gaussiennes intéressantes, même si aucun symbole non trivial SU (2) est trouvé. En outre, une corrélation décroissante pour un paramètre immirzi décroissant est observée, comme nous l'attendions en quittant le régime quantique profond. Enfin, nous sommes passés à la base cohérente FLRW, en discutant aussi des amplitudes comme Hartle-Hawking en observant que la limite semiclassique est conservée également pour un affinement du modèle BRV: celui associé à un complexe constitué de trois arêtes et de deux sommets (DE foam). Ensuite, la dynamique cosmologique efficace dans la gravité de la boucle réduite quantique a été abordée au moyen d'une nouvelle schéma de régularisation basé sur des états préparés dans une superposition quantique de graphes. De nouveaux hamiltoniens efficaces ont été calculés en montrant d'abord que les schémas de régularisation précédents introduits en boucle de cosmologie quantique (LQC) peuvent être obtenus dans ce nouveau modèle puis étendre le domaine de validité de notre schéma au cas non isotropique (Bianchi I). Pour le cas isotrope, le nouvel hamiltonien effectif génère une dynamique différente de celui fourni par LQC: le scénario de rebond symétrique est remplacé par un évolution qui est quasi stationnaire dans la phase de pré-rebond, puis d'accord avec le LQC un, soutenant la conjecture pour l'émergence de l'univers rebondissant à être un caractéristique générale du secteur isotrope de QRLG. Curieusement, nous avons constaté que dynamique associée à la limite isotrope du hamiltonien effectif QRLG Bianchi I consiste en une phase non Friedmannienne accélérée pour les premiers temps comme celui trouvé dans [97], un fait qui mérite plus d'investigations dans un proche avenir.

The work of this thesis has concerned investigations in quantum cosmology within Loop quantum gravity. We have first studied transition amplitudes between two boundary spin networks with dipole graph, provided by the Lorentzian EPRL model with 2 non-simplicial vertices extending the previous investigations done for the single vertex case [44, 60]. A systematic evaluation of these transition amplitudes has been addressed, discussing integrability and relevance for actual physical processes, identifying which of them were relevant for physical processes. Large spin scaling behaviour and correlations between initial and final boundary has been extimate analytically for a simplified model and numerically for the complete one, finding that the contributions of different graphs can be organised according to their scaling behaviour within a hierarchy that is preserved also at small spins and well captured already by a simplified model we have introduced. The leading term in the large spin limit has vanishing correlations between initial and final states and next to the leading ones carry interesting non gaussian correlations, even though no non trivial SU(2) symbol is found. Furthermore, a decaying correlation for a decreasing immirzi parameter is observed, as we expected when leaving the deep quantum regime. Finally, we have switched to the FLRW coherent basis, discussing also Hartle-Hawking like amplitudes observing that the semiclassical limit is preserved also for a refining of the BRV model: the one associated to a complex made by three edges and two vertices (DE foam). Next, cosmological effective dynamics in Quantum reduced loop gravity has been addressed by means of a new regularization scheme based on states prepared in a quantum superposition of graphs. New effective hamiltonians has been computed first showing that previous regularization schemes introduced in loop quantum cosmology (LQC) can be obtained within this new one and then extending the domain of validity of our scheme to the non isotropic (Bianchi I) case. For the isotropic case, the new effective hamiltonian generates a dynamics that is different from the one provided by LQC: the symmetrical bounce scenario is replaced by an evolution that is quasi stationary in the pre-bounce phase and then agrees with the LQC one, supporting the conjecture for the emergent bouncing universe to be a general feature of the isotropic sector of QRLG. Curiously, we have found that the dynamics associated to the isotropic limit of the QRLG Bianchi I effective hamiltonian consists in an accelerated non Friedmannian phase for early times like the one found in [97], a fact that deserves more investigations in the near future.