Cosmologie quantique en gravité quantique à boucle : amplitudes de spinfoam à 2 vertex et hamiltoniens efficaces

Quantum cosmology in loop quantum gravity : 2-vertex spinfoam amplitudes and effective hamiltonians

• Auteur / Autrice : Gabriele Vittorio Stagno
• Direction : Carlo Rovelli, Giovanni Montani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique Théorique et Mathématique
• Date : Soutenance le 16/06/2018
• Etablissement(s) : Aix-Marseille en cotutelle avec Università degli studi La Sapienza (Rome)
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Salvatore Capoziello
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Giovanni Montani, Marco Serone, Valeria Ferrari, Simone Speziale
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Antonino Marciano, Daniele Oriti

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gravité quantique

Cosmologie quantique

Graphes hamiltoniens

Spin

Mots clés libres

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Résumé

Nous avons d'abord étudié les amplitudes de transition entre deux réseaux de spin limite avec diagramme dipolaire, fournis par l'EPRL spinfoam Lorentz modèle avec 2 sommets non-simpliciaux. Une évaluation systématique de ces amplitudes de transition ont été abordées, 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 introduit. 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 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.

We first studied the transition amplitudes in loop quantum gravity (LQG) between two dipole spin-networks, as provided by the EPRL spinfoam model with 2 non-simplicial vertices. A systematic evaluation of these transition amplitudes has been discussed, identifying which ones were relevant for physical processes. Large scale spin behavior and correlations between the initial and final states has been evaluated, analytically for a simplified model and numerically for the full one, finding that the contributions of different graphs can be organized according to their behavior of setting to the scale in a hierarchy that is also preserved at small pirouettes and well captured already by a simplified model introduced.Beside, the effective quantum cosmological dynamics has been addressed for both isotropic and non isotropic models within the framework of Quantum reduced loop gravity (QRLG), a gauge fixed version of LQG. Dynamics has been addressed by means of a new regularization scheme based on states prepared in a superposition of graphs. New Hamiltonians have been computed, showing the usual regularization schemes introduced in loop quantum cosmology (LQC) naturally fit in this new scheme. Then we extended the domain of validity of our model to the non-isotropic case (Bianchi I spacetime). Both for isotropic and non isotropic cases, the new Hamiltonians generate a dynamics which is different from the one provided by LQC: in the isotropic case, the symmetric big bounce scenario is replaced by an evolution which is quasi stationary in the pre bounce phase and then follows the usual expansion. For Bianchi I an intriguing accelerated phase replaces the stationary one.