Year: 2025
Type: dissertation
Abstract: Dans cette thèse, nous utilisons des techniques modernes d'amplitudes de diffusion pour étudier différents aspects des théories effectives des champs (EFTs) en gravité. L'accent est mis sur les théories scalaire-tenseur, une classe de théories modifiées de la gravité qui introduisent un degré de liberté scalaire supplémentaire, sans masse, en plus du graviton. Parmi ces modèles, les théories scalaires de Gauss-Bonnet et de Chern-Simons dynamique sont particulièrement intéressantes, car elles couplent le champ scalaire aux invariants de Gauss-Bonnet et de Chern-Simons. Ces modèles sont à la fois bien motivés théoriquement et d'un grand intérêt phénoménologique depuis la première détection des ondes gravitationnelles par la collaboration LIGO/Virgo/KAGRA. Grâce aux avancées récentes dans le domaine des amplitudes de diffusion, il devient possible d'utiliser des techniques de théorie quantique des champs pour calculer la dynamique des objets compacts dans des processus de diffusion gravitationnelle classique. La première partie de la thèse passe en revue les progrès récents reliant les observables gravitationnelles aux amplitudes de diffusion «on-shell». La partie suivante est consacrée à l'étude des formes d'onde gravitationnelles issues de la diffusion d'objets compacts en rotation dans les théories modifiées mentionnées ci-dessus. Nous utilisons des méthodes d'amplitudes «on-shell» ainsi que des techniques d'intégration modernes afin de faciliter les calculs. Nous montrons comment obtenir des résultats analytiques explicites pour les formes d'onde scalaires et gravitationnelles, ainsi que pour la puissance rayonnée, à l'ordre dominant dans le développement perturbatif en G et jusqu'à l'ordre linéaire en spin. Les calculs sont effectués à la fois pour des objets compacts sans profil scalaire et pour des objets possédant un «cheveu scalaire», fournissant pour ces derniers une description entièrement fondée sur les amplitudes «on-shell». Dans le cas des objets «chevelus», nous poursuivons également les résultats dans le régime des états liés, en les comparant à la littérature classique, et trouvons un accord parfait dans le cas d'objets compacts dotés de charges scalaires monopoles. Enfin, nous identifions les déformations possibles du couplage conforme qui peuvent contribuer aux observables radiatives aux ordres post-newtoniens bas. Dans le dernier chapitre de la thèse, nous explorons des complétions ultraviolettes possibles des théories effectives scalaires de Gauss-Bonnet et de Chern-Simons dynamique. Nous supposons l'existence de matière lourde de spin S=0,1/2,1 couplée au scalaire sans masse à haute énergie, générant une interaction à trois points. Les couplages scalaires aux invariants de Gauss-Bonnet et de Chern-Simons peuvent alors être engendrés par des boucles de cette matière lourde, et nous calculons explicitement la relation entre ces couplages et les coefficients de Wilson à l'aide d'un appariement EFT à une boucle. Nous montrons que le couplage effectif du scalaire à l'invariant de Gauss-Bonnet est, de manière générale, accompagné d'un certain nombre d'interactions qui brisent la symétrie de décalage. En revanche, nous remarquons que, pour la gravité de Chern-Simons dynamique, il existe un choix unique respectant la symétrie de décalage, correspondant à une théorie comportant des fermions de spin 1/2 et un scalaire complexe possédant une symétrie globale de Peccei-Quinn. Tout au long de cette étude, nous utilisons les amplitudes «on-shell» et les méthodes d'unitarité afin d'éclairer nos résultats et de simplifier les calculs.
Author: Marinellis, Panagiotis
Language: English
Subfield: Astronomy and Astrophysics
Field: Physics and Astronomy
Domain: Physical Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W7083348331
Cites:
Cited by:
Related to: