Théories de champ effectives via des conditions de cohérence

Effective Field Theories via Consistency Conditions

• Auteur / Autrice : Marcello Romano
• Direction : Brando Bellazzini
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique théorique (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1982-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay

Mots clés

Mots clés libres

Eft

Bornes de positivité

Qft

Eft

Positivity Bounds

Qft

Résumé

Les théories des champs efficaces (EFT) sont l'un des outils universels couramment utilisés pour découvrir la nature, du domaine de la physique des particules au domaine de la cosmologie et de la gravité. Notre compréhension du monde peut être organisée en différentes couches d'échelles de longueur, avec des observables décrites par des opérateurs quantiques qui sont effectivement locaux sur ces distances. Même les théories à succès telles que QED, QCD, la relativité générale et le modèle standard de la physique des particules ne sont rien d'autre que des théories de champ efficaces et la plupart de leurs succès peuvent être compris en termes de symétries émergentes à longue distance. Bien que les EFT soient une telle pierre angulaire de la physique, ce n'est que ces dernières années qu'il est devenu clair que l'EFT dans l'espace de Minkowski obéit à des conditions de cohérence non triviales qui découlent de la notion de causalité relativiste et d'unitarité (par exemple les soi-disant «bornes de positivité », le « S-matrix bootstrap », le « EFT-hedron » . . . ). De plus, des conditions de consistance ont également émergé dans le contexte de la gravitation quantique, sous le nom de « swampland program » . Le sujet de cette thèse est d'étudier l'espace des EFT et sa riche structure mathématique, ses frontières, à l'instar d'études antérieures telles que par ex. [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]. De plus, nous aimerions comprendre quelles implications phénoménologiques les conditions de cohérence impliqueraient sur les EFT qui sont pertinentes pour la physique des particules, la cosmologie et la physique gravitationnelle, y compris la physique des ondes gravitationnelles.Conditions de cohérence

Effective Field Theories (EFT)s are one of universal tools that are routinely used to in- vestigate nature, from the realm of particle physics, to the domain of cosmology and gravity. Our understanding of the world can be organized in different layers of length-scales, with observables described by quantum operators that are effectively local over those distances. Even successful theories like QED, QCD, General Relativity, and the Standard Model of particle physics are nothing but effective field theories and most of their success can be understood in terms of emergent long-distance symmetries. Despite EFTs are such a cornerstone of physics, it has been only in recent years that it became clear that EFT in Minkowski space obeys non-trivial consistency conditions that arise from the notion of relativistic causality and unitarity (e.g. the so-called “positivity bounds”, the “S-matrix bootstrap”, the “EFT-hedron” . . . ). Furthermore, consistency conditions have emerged as well in the context of quantum gravity, under the name of “swampland program”. The subject of this thesis is to study the space of EFTs and its rich mathematical structure, its boundaries, along the lines of earlier studies such as e.g. [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]. Moreover, we would like to understand what phenomenological implications the consistency conditions would imply on EFTs that are relevant for particle physics, cosmology, and gravitational physics, including the physics of gravitational waves.