La région inexplorée de la théorie des cordes : solutions non supersymétriques et non géométriques

The unexplored region of string theory: non-supersymmetric and non-geometric solutions

• Auteur / Autrice : Diego Perugini
• Direction : Mariana Grana
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : Physique en Ile de France
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de PHysique Théorique
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay

Mots clés

Mots clés libres

Théorie des cordes

Non-géométrique

Compactifications

String theory

Non-geometric

Compactifications

Résumé

A théorie des cordes est le candidat le plus convaincant pour une théorie qui englobe les quatre interactions observées dans la nature, réalisant ainsi le rêve d'Einstein d'unifier la mécanique quantique et la relativité générale. L'une de ses principales caractéristiques est qu'elle ne peut être formulée de manière cohérente que dans dix dimensions de l'espace-temps. Pour entrer en contact avec la physique des particules et la cosmologie dans quatre dimensions spatio-temporelles, il faut ''compactifier'' six dimensions spatiales sur une variété petite et compacte, où d'autres ingrédients, tels que les flux de fond, peuvent être ajoutés. Chaque possibilité autorisée pour l'espace à six dimensions, combinée aux ingrédients supplémentaires, donne lieu à un univers à quatre dimensions différent (par exemple, un spectre de particules différent). Ainsi, à partir d'une seule théorie à dix dimensions, on obtient un ''paysage'' d'univers quadri-dimensionnels possibles. Au cours des 40 dernières années, seule une infime partie de ce paysage a été étudiée, correspondant à des compactifications sur des variétés particulièrement simples. Il reste donc une grande partie du paysage à explorer, en particulier des solutions qui n'ont pas de description conventionnelle en termes de géométrie, mais qui sont parfaitement permises dans la théorie des cordes. L'objectif de cette thèse est d'explorer ce paysage ''non-géométrique''. L'une des caractéristiques qui rend les solutions non-géométriques particulièrement pertinentes est qu'elles semblent défier les propriétés habituelles de la matière et sont donc des candidats naturels pour l'énergie noire.

String Theory is the most compelling candidate for a theory that encompasses all four interactions observed in nature, thus realizing Einstein's dream of unifying Quantum Mechanics and General Relativity. One of its key features is that it can be consistently formulated only in ten space-time dimensions. In order to make contact with particle physics and cosmology in four space-time dimensions, one has to ``compactify'' six spatial dimensions on a small, compact manifold, where also other ingredients such as background fluxes can be added. Each allowed possibility for the six-dimensional manifold combined with the extra ingredients gives rise to a different four-dimensional universe (e.g., different particle spectrum). In this way, from a single theory in ten dimensions one arrives at a “landscape” of possible four-dimensional universes. In the past 40 years only a tiny portion of the landscape has been studied, corresponding to compactifications on particularly simple manifolds. This yields a large part of the landscape yet to explore, in particular solutions that do not have a conventional description in terms of geometry, yet they are perfectly allowed in string theory. The objective of this thesis is to explore this “non-geometric” landscape. One of the features that make non-geometric solutions particularly relevant is that they seem to defy the usual properties of matter, and are therefore natural candidates for dark energy.