Gabriele CASAGRANDE

Un programme ambitieux appelé 'swampland' se propose d'identifier des contraintes sur les théories quantiques de champs et de jauge, venant de leur couplage à la gravité quantique. Un modèle de théorie quantique des champs ou de jauge est dit d'appartenir au swampland s'il semble complètement consistant, mais ne peut pas être réalisé en théorie des cordes ou d'être couplé a une théorie quantique de la gravitation.

 

Plusieurs conjectures ont été formulés a ce propos, avec un niveau de rigueur des arguments très varié. Parmi ces conjectures, on peut mentionner 'the weak gravity conjecture' (qui postule qu'il existe toujours une particule pour laquelle la gravitation est l'interaction la plus faible), 'the de Sitter conjecture' (qui postule l'impossibilité de réaliser une vraie constante cosmologique positive), 'the distance conjecture' (l'impossibilité de décrire des variations trans-planckiennes des champs avec une théorie effective, question importante pour l'inflation), etc. Le but principal du programme swampland est d'identifier des nouvelles contraintes sur les extensions du Modèle Standard des interactions fondamentales et la Cosmologie, qui viennent de leur couplage a la gravitation.

Le grande majorité des arguments et exemples des cordes considérés dans la litérature sont basés sur des modèles avec une supersymétrie étendue, qui ne permettent pas de définir des fermions chiraux.

 

Les buts principaux de ce sujet de thèse sont :

 

- le test des conjectures de swampland aux cas ou la supersymétrie est minimale a quatre dimensions, ce qui permet de définir des fermions chiraux.

- l'identification et l'étude des nouveaux exemples ou la supersymétrie est complétement brisée, sans introduire des instabilités.

- Adapter et modifier les conjectures de swampland dans les cas sans supersymétrie. Trouver des nouvelles contraintes dans ces cas.

- Des applications des résultats obtenus a la cosmologie et à la physique des particules des hautes énergies.