Quelques aspects de physique des trous noirs, cosmologie et théorie quantique des champs

Some aspects of black holes physics, cosmology, and quantum field theory

• Auteur / Autrice : Flora Moulin
• Direction : Aurélien Barrau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique théorique
• Date : Soutenance le 16/10/2020
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble, Isère, France ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie (Grenoble, Isère, France ; 2003-....)
• Jury : Président / Présidente : Gilles Henri
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédérique Marion
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Julien Grain, Karim Noui

Mots clés

Mots clés contrôlés

Trous noirs (astronomie)

Cosmologie quantique

Mots clés libres

Trous noirs

Théorie quantique des champs

Gravitation quantique à boucles

Cosmologie quantique

Black holes

Quantum field theory

Loop quantum gravity

Quantum cosmology

Résumé

La thèse porte sur plusieurs aspects de physique des trous noirs et de cosmologie, notamment dans le cadre de la gravitation quantique à boucles. Lorsque les effets quantiques sont pris en compte, les trous noirs peuvent rebondir vers une solution de type trou blanc dont la phénoménologie est étudiée. Les trous noirs, en gravitation quantique à boucles, voient également une section efficace pour le rayonnement de Hawking modifiée. Les modes quasi-normaux sont aussi étudiés : la preuve analytique de l'isospectralité pour les trous noirs de Schwarzschild-de Sitter et Schwarzschild- Anti de Sitter est présentée et la fréquence complexe des modes est calculée dans différents modèles au delà de la relativité générale. La durée de l'inflation et les perturbations scalaires dans le cadre de la cosmologie quantique à boucles sont étudiées en détails. Enfin, de nouveaux aspects liés à la théorie quantique des champs, en utilisant le formalisme polaire, sont passés en revue. Nous présentons l'effet Aharonov-Bohm gravitationnel et la section efficace de diffusion Compton pour un électron en interaction.

This thesis is devoted to the study of different aspects of black hole physics and cosmology, mostly in the context of loop quantum gravity. When taking into account quantum effects, a black hole can bounce to a white hole solution. We present the associated phenomenology. In a loop quantum black hole model, we investigate how the cross section of the Hawking radiation differs from the one of a classical black hole. Then, we study the quasi-nomal modes: the analytical proof of isospectrality for Schwarzschild-de Sitter and Schwarzschild-Anti de Sitter black holes is presented and the values of the complex frequencies are calculated for different models beyond general relativity. Finally, we study spinors in the polar formalism. We present the gravitational Aharonov-Bohm effect and the Compton cross section for an electron in interaction.