Les activités de recherche du groupe Théorie couvrent un champ très large de sujets, allant de l’infiniment petit à l’infiniment grand : des propriétés des constituants ultimes de la matière, à des questions reliées aux structures de l’univers à grande échelle. L’objectif ultime est de fournir des modèles théoriques pour expliquer les résultats expérimentaux, ou de faire des prédictions théoriques qui pourraient être testées expérimentalement. Nos activités peuvent être classées selon trois grands axes : la physique nucléaire et hadronique, la physique des hautes énergies, et les aspects formels de la physique théorique.

La physique des hautes énergies est consacrée à l’étude des interactions fondamentales entre particules élémentaires. La théorie des interactions fondamentales actuellement admise (le modèle standard) s’est montrée extrêmement précise pour décrire les constituants ultimes de la matière mesurables expérimentalement. Il existe pourtant de sérieuses raisons de penser qu’elle ne peut représenter une théorie complète des lois de la nature et nous consacrons une partie de nos recherches à l’étude de différentes théories allant au-delà du modèle standard.

La physique nucléaire et hadronique est l’étude des noyaux atomiques et de leurs constituants : les quarks et les gluons. Certains phénomènes que nous étudions se manifestent à relativement basse énergie, alors que d’autres surviennent dans des milieux extrêmes, comme l’intérieur des étoiles chaudes et denses.

La physique théorique formelle est l’étude des divers aspects mathématiques des théories physiques mais elle s’intéresse également à des sujets qui, aujourd’hui, ne sont pas directement accessibles expérimentalement. Parmi ces derniers il y a, par exemple, la gravité quantique, théorie qui unifie la relativité générale d’Einstein et la mécanique quantique.

Nos recherches couvrent un large éventail de sujets : structure nucléaire, physique des petits nombres de corps, QCD, physique des particules de haute énergie, phénoménologie du LHC, physique des astroparticules, physique au-delà du modèle standard, information quantique, espaces non commutatifs, géométrie différentielle et algébrique, supergravité et théorie des cordes. Nous pouvons classer nos recherches selon trois grands axes sur lesquels de nombreuses collaborations existent.

  • Physique nucléaire et hadronique
    • Les méthodes de fonctions de densité d’énergie nucléaire
    • Interaction neutrino-noyau et physique hadronucléaire
    • Matière hadronique et plasma quark-gluon
    • Multiquarks
    • Systèmes à peu de corps
    • Oscillations neutron-antineutron
    • Propriétés des étoiles compactes : équation d’état, émissivité thermique, diffusion des neutrinos
    • Polarimétrie Quark et électromagnétisme
    • Activités en cours
  • Physique des particules
    • La physique du Higgs
    • Phénoménologie des collisionneurs
    • La physique au-delà du modèle standard
    • Nanotubes et dimensions supplémentaires
    • Astroparticules
    • Trous noirs, nucléosynthèse du Big-Bang, ondes gravitationnelles
    • Activités en cours
  • Physique théorique formelle
    • Superespace, corrections d’ordre supérieur et condensats fermioniques
    • Compactification de flux, NATD et troncatures cohérentes
    • Les petites cordes et la U-dualité
    • Monodromies dans des amplitudes de cordes à une boucle
    • Modèles de théorie des champs dans des espaces ordinaires et non commutatifs
    • Algèbre de Weyl-Heisenberg et information quantique
    • Activités en cours

 

 

Physique nucléaire et hadronique

Les méthodes de fonctions de densité d’énergie nucléaire

Les activités de la physique des structures nucléaires portent sur la description des phénomènes de basse énergie avec les fonctions de densité d’énergie (EDF). Au cours des dernières années, nous nous sommes concentrés sur trois aspects de ces méthodes : la construction de formes généralisées des EDF et la mise en place de protocoles d’ajustement avancés pour l’ajustement de leurs paramètres ; la construction d’outils numériques pour décrire les états fondamentaux et des couches basses de noyaux complexes, et pour caractériser l’interaction effective ; l’application des paramétrisations et des codes disponibles à des questions d’intérêt expérimental.

Il existe plusieurs motivations, tant phénoménologiques que formelles, pour étudier des formes plus générales de l’EDF. Plusieurs directions sont actuellement explorées. Afin d’améliorer les performances des interactions de contact de type Skyrme, leur généralisation incluant des termes à quatre (N2LO) et six (N3LO) gradients est envisagée. Pour surmonter certains problèmes formels, un nouveau type d’EDF non local basé sur des générateurs à gamme finie a été proposé. De nouveaux développements formels et numériques et des ajustements exploratoires ont été réalisés.

Un deuxième axe majeur de cette activité est le développement d’outils pour étudier les propriétés des noyaux finis complexes. L’un d’eux est un nouveau code de coordonnées cartésiennes 3D pour les calculs de champ moyen autocohérent. Ce code remplace les codes que nous avons développés dans le passé et offre plusieurs améliorations majeures, notamment la précision numérique, une réduction importante du temps de calcul, ainsi qu’une diminution de la nécessité d’ajuster finement les paramètres numériques. Le deuxième outil qui est lui aussi constamment maintenu et amélioré est un code pour les calculs de la méthode de la coordonnée génératrice, basé sur les états du champ moyen projeté du moment angulaire et du nombre de particules.

Une autre activité de notre groupe est liée au développement de Lagrangiens effectifs relativistes. Le premier calcul relativiste de Hartree-Fock-Bogoliubov à température finie a été effectué par notre groupe et appliqué pour comprendre les propriétés d’appariement dans les noyaux finis, telles que la persistance d’appariement ou la réentrée d’appariement, prédites dans les noyaux drip-line de 48Ni et de 48Si. On a également prédit que ce dernier serait un noyau à doubles couches fermées et à doubles bulles.

Interaction neutrino-noyau et physique hadronucléaire

L’une des expertises reconnues de notre groupe concerne l’interface entre le problème du nucléaire à n-corps et la physique de ses constituants. Notre modèle nucléaire pour l’interaction neutrino-noyau, incorpore les interactions np-nh. Cette proposition est désormais reconnue comme une avancée décisive. Nous avons comparé nos résultats à ceux de l' »Approximation de phase aléatoire du continuum » (CRPA), et nous avons testé avec succès notre modèle sur les données MiniBooNE ou T2K.

Nous avons résolu un autre problème en suspens concernant la détermination, dans un événement donné, de la véritable énergie du neutrino à partir des informations fournies par les caractéristiques du lepton émis : son énergie et son angle d’émission. Nous avons introduit la distribution de l’énergie réelle autour de cette valeur reconstituée et montré l’existence d’un déplacement à faible énergie induit par les excitations des multinucléons.

Un autre sujet concerne le couplage entre l’interaction forte du problème à n-corps et la structure des nucléons. Dans une approche chirale incluant la réponse du nucléon au vecteur nucléaire et aux champs scalaires, une EDF a été construite, avec des paramètres contraints par une QCD non perturbative et la phénoménologie des hadrons.

Matière hadronique et plasma quark-gluon

L’étude des phases chaudes et denses de la QCD et la recherche d’un point chiral critique est l’un des principaux objectifs de la recherche actuelle, avec la compréhension formelle du déconfinement. Notre approche est basée sur des modèles quarks effectifs de la QCD. Nous avons développé des outils statistiques pour examiner la paramétrisation des modèles effectifs et leur pouvoir prédictif. Nous développons des potentiels effectifs améliorés pour les modèles effectifs de la boucle de Polyakov, et nous évaluons quantitativement le pouvoir prédictif des modèles.

Nous développons une approche schématique facilitant le calcul des coefficients de corrélation utilisés dans l’analyse de l’écoulement elliptique, et nous contribuons au calcul du fond combinatoire à quatre corps. Nous travaillons également sur la parallélisation des routines en quadrature de la Bibliothèque Scientifique GNU (GSL).

Multiquarks

Nous avons analysé la spectroscopie de modèles inspirés des cordes, et étudié de nouvelles configurations de saveurs pour les tétraquarks, pentaquarks et di-baryons avec des quarks lourds. Nous travaillons actuellement sur les corrélations de quarks lourds.

Systèmes à peu de corps

Nous avons montré que certains modèles d’interaction hyperon-nucléon et hyperon-hyperon permettent l’existence de nouveaux hypernoyaux légers avec une étrangeté S=-2. Nos travaux récents comprennent la première étude d’un atome exotique à trois corps, et un examen des inégalités Hall-Post avec de nouveaux développements et applications.

Nous avons réalisé les premiers diagrammes hypernucléaires en trois dimensions (N,Z,S) basés sur une nouvelle approche fonctionnelle de la densité, et avons étudié la composition de l’étrangeté de ces hypernoyaux.

Oscillations neutron-antineutron

les oscillations neutron-antineutron en 40Ar ont été revisitées, en lien avec les membres de la collaboration DUNE. La distribution spatiale du nuage d’antineutrons autour du noyau de 39Ar et son anéantissement ultérieur ont été estimés et utilisés dans les simulations Monte Carlo pour l’expérience DUNE.

Propriétés des étoiles compactes : équation d’état, émissivité thermique, diffusion des neutrinos

Le noyau interne des étoiles à neutrons peut atteindre des densités élevées où une transition de phase vers des quarks déconfinés peut se produire. Nous avons lancé un programme de recherche ambitieux visant à confronter les observations à un large ensemble d’équations d’état nucléaires, en mettant en place un méta-modèle pour la matière nucléaire inspiré de l’approche EDF.

La diffusion des neutrinos dans les étoiles à neutrons est liée de manière cruciale au spectre des neutrinos observé sur Terre. Nous avons analysé la diffusion cohérente des neutrinos dans la matière non uniforme, afin de clarifier si un effet cohérent pourrait améliorer la diffusion, réduisant ainsi le libre parcours moyen des neutrinos.

La détection des ondes gravitationnelles a fourni la première contrainte d’observation ferme sur le rayon des étoiles à neutrons, grâce à la déformabilité de la marée mesurée pendant les dernières orbites de la phase de fusion « inspiral ». Nous avons constaté que les calculs modernes basés sur la physique nucléaire de l’équation d’état de la matière dense riche en neutrons prédisent des rayons compatibles mais plus restrictifs que celui de GW170817. Nous avons également déterminé comment des contraintes améliorées provenant d’observations futures peuvent apporter de nouvelles connaissances sur la matière dense et les transitions de phase possibles dans le noyau neutron-étoiles.

Polarimétrie Quark et électromagnétisme

Nous développons un modèle récursif pour la simulation Monte Carlo de la fragmentation d’un quark polarisé, reproduisant l’effet Collins. Une version simplifiée, où seuls des mésons pseudoscalaires sont émis, a été mise en œuvre dans un programme Monte Carlo interfacé avec PYTHIA.  Les simulations sont en accord qualitatif avec les données de COMPASS et BELLE. Dans un programme autonome, des mésons vecteurs ont été inclus. Nous avons trouvé un analogue de l’effet Collins en physique atomique.

Nous avons étudié la lumière créée dans une fibre optique lorsqu’une particule chargée passe à travers ou près de la fibre. Nous avons mis en évidence les propriétés communes du rayonnement synchrotron et de la lumière qui s’échappe d’une fibre optique courbée. Nous participons à la recherche sur les sources de positrons assistées par des rayonnements canalisés.

 

Activités en cours

Le développement, la mise en œuvre, l’ajustement et la validation de fonctions généralisées de densité d’énergie nucléaire pour l’étude des structures nucléaires seront poursuivis, avec pour objectif à long terme d’élargir leur champ d’application au niveau du champ moyen (et éventuellement au-delà) et d’améliorer leur pouvoir prédictif. Un accent particulier sera mis sur l’amélioration de la description des propriétés des noyaux très lourds et super-lourds, ce qui nécessite notamment un meilleur contrôle des spectres de particules uniques dans les noyaux déformés. Les calculs des rayons de charge, des moments électromagnétiques, des caractéristiques des bandes de rotation et d’autres éléments observables seront utilisés dans l’évaluation des futures expériences qui seront réalisées à l’ISOLDE/CERN, au GANIL et ailleurs.

Notre groupe étudie les liens entre les interactions nucléaires nues, telles que le potentiel d’échange d’un boson de type Bonn, et les Lagrangiens relativistes effectifs développés pour les noyaux finis et la matière uniforme. Notre projet vise à améliorer le potentiel d’échange de boson et à établir un pont entre le potentiel nucléaire nu et les approches effectives utilisées dans les noyaux finis. Le but ultime de notre projet est de déterminer si un nouvel échange Lagrangien de méson, ajusté à la diffusion nucléon-nucléon et complété par des couplages d’interaction off-shell, pourrait combler le fossé entre les systèmes à peu de corps et à n-nucléons. Les applications de ce nouveau modèle à la physique de la croûte de l’étoile à neutrons seront également examinées. Cette approche peut être étendue au secteur étrange, y compris aux interactions avec les hyperons.

Nous poursuivrons et affinerons la construction de modèles généralisés Nambu-Jona-Lasinio incorporant simultanément la rupture de symétrie chirale et le confinement, en utilisant soit la méthode du corrélateur de champ, soit la jauge de Coulomb dans la QCD. L’un des objectifs est d’améliorer le calcul des condensats en utilisant une méthode de type RPA, mais le but principal sera de dériver une théorie effective pour la physique nucléaire ou la matière des étoiles à neutrons, générant à l’échelle microscopique le vecteur nucléaire et les champs scalaires, et la polarisation de milieu des nucléons, à partir des paramètres purs de la QCD (tension de corde et longueur de corrélation).

Une meilleure caractérisation des propriétés des étoiles en fusion peut se traduire par une meilleure connaissance de l’équation d’état de la matière dense, avec des indications potentielles concernant les transitions de phase, ainsi que pour les conditions de la nucléosynthèse des éléments lourds. Nous prévoyons de mettre en œuvre la microphysique de pointe dans une simulation globale pour les fusions d’étoiles à neutrons, initialement fournie par D. Radice.

Au cours des cinq prochaines années, nous prévoyons de produire des simulations de kilonovae avec un apport nucléaire de pointe. Cela nous permettra d’étudier les signaux multi-messagers émis par les kilonovas, tels que les OG. Nous disposerons également d’un nouvel outil pour étudier l’émission continue d’OG par les étoiles à neutrons. Ces calculs constituent un cadre parfait pour une collaboration étroite avec les groupes VIRGO et Cosmologie Observationnelle à l’IP2I. La modélisation du processus-r de nucléosynthèse existant dans la matière éjectée offre une possibilité de lien avec l’expertise des théoriciens nucléaires et des expérimentateurs nucléaires de l’IP2I. Les questions liées à la matière dense permettent également un décloisonnement entre la physique nucléaire et la physique des hadrons. Plus globalement, la modélisation des kilonovas et, peut-être dans le futur, des supernovae à effondrement de cœur, pourrait animer un programme de recherche actif dans le laboratoire, incluant également la physique des astroparticules et la cosmologie.

Parmi les autres activités en cours, citons les travaux sur les hypernoyaux lumineux afin d’inclure les baryons charmés ; l’étude systématique des désintégrations faibles des tétraquarks stables, afin de prédire leur durée de vie et de fournir des indices pour les canaux de découverte ; les modèles de simulation des jets de quarks polarisés et leur polarimétrie : la recherche d’estimateurs effectifs de la polarisation des quarks, et la simulation de « l’intrication de spin » de deux jets en annihilation e+e-.

 

 

Physique des particules

La physique du Higgs

La découverte du boson de Higgs nous a donné de nouveaux outils pour l’étude de la physique de la brisure spontanée de symétrie électrofaible. Nous avons proposé une nouvelle paramétrisation des couplages de Higgs, ce qui permet d’extraire directement les contributions des boucles de la Nouvelle Physique. Nous avons étendu nos études grâce à l’inclusion d’un second boson de Higgs, et nous collaborons avec CMS pour l’interprétation des résultats de masse faible. Nous travaillons sur la caractérisation du secteur supersymétrique de Higgs et sur les perspectives des futurs collisionneurs.

Phénoménologie des collisionneurs

Les collisions de protons à haute énergie continuent de fournir de nouveaux résultats de haute précision dans des régions énergétiques jusqu’ici inexplorées. Ces résultats peuvent être utilisés pour tester des théories au-delà du Modèle Standard. Nous avons développé une expertise de niveau international dans la phénoménologie des quarks à vecteur lourd et de la supersymétrie, et avons mis au point plusieurs outils numériques pour la détection de telles particules au LHC. Nous avons mis en œuvre des quarks vecteurs avec des couplages génériques dans des outils de Monte Carlo tels que MadGraph, permettant des études du modèle indépendantes. Les effets NLO dans la QCD sont également inclus et nos outils sont régulièrement utilisés par des collaborations expérimentales, telles que CMS, pour la production de données Monte Carlo. Nous avons développé XQCAT, un outil utilisé pour extraire, à partir de données expérimentales, la contrainte de masse sur les quarks de vecteurs lourds.

La physique au-delà du modèle standard

Nous avons développé une expertise dans différentes classes de modèles : dimensions supplémentaires, modèles composites, secteurs scalaires étendus, matière noire. Le recrutement de A. Arbey et N. Mahmoudi nous a permis d’acquérir une expertise en physique des saveurs et en supersymétrie. En particulier, le code public SuperIso pour le calcul des observables de la physique des saveurs a été considérablement amélioré ces dernières années. Nous avons proposé de nouveaux modèles avec des dimensions supplémentaires pour les candidats de matière noire issus de symétries géométriques. Nous avons développé des modèles de Higgs composites et des modèles de matière noire. Nous avons étudié des modèles « d’unification de la jauge des Higgs » et montré la possibilité d’une unification de la jauge Yukawa. Nous avons étudié les contraintes de saveur sur les modèles composites et les modèles à dimensions supplémentaires. En 2017, après cinq ans d’efforts, nous avons terminé le code GAMBIT, qui a donné lieu à 5 publications.

Nanotubes et dimensions supplémentaires

Les propriétés des nanotubes de carbone sont généralement modélisées par des simulations numériques au niveau atomique. Nous avons proposé une approche différente basée sur la théorie relativiste des champs dans l’approximation continue. Cette approche a l’avantage de simplifier le calcul des propriétés des modes électron-trou se propageant dans le nanotube, réduisant le système à un modèle 2+1 avec une dimension compactée. Nous développons le formalisme pertinent et testons ses prédictions.

Astroparticules

Nos activités se concentrent sur la recherche de nouvelles particules par détection directe ou indirecte, la densité relique de la matière noire et les liens avec la physique des collisionneurs. Le code SuperIso Relic a été développé afin de fournir un outil de calcul pour différents observables en relation avec la matière noire et la physique des particules. Jusqu’à récemment consacré à la supersymétrie, le code est actuellement développé pour permettre une implémentation flexible et générique de tous les types de scénarios de la physique au-delà du modèle standard. De plus, nous avons étudié les liens avec la cosmologie primordiale et montré que la découverte de nouvelles particules permettra d’obtenir des informations sur le contenu de l’univers avant la nucléosynthèse primordiale, malgré le fait que cette ère soit actuellement inobservable.

Trous noirs, nucléosynthèse du Big-Bang, ondes gravitationnelles

Nos recherches comprennent le développement du code public AlterBBN, consacré à l’étude de modèles cosmologiques alternatifs. Nos études couvrent deux directions : les conséquences de la présence de scalaires cosmologiques, et l’existence de trous noirs primordiaux lors de la nucléosynthèse primordiale. Ce dernier sujet nécessite l’étude du rayonnement Hawking des trous noirs de Schwarzschild et de Kerr, et un code de calcul des spectres primaires et secondaires a été développé, et sera bientôt rendu public. Il s’agit d’un code aux fonctionnalités uniques. Les trous noirs sont également étudiés dans le contexte des ondes gravitationnelles et de la possibilité de signatures gravitationnelles particulières dans certains modèles exotiques (par exemple les étoiles boson) ou de théories gravitationnelles alternatives (LQG, théories de l’échelle des tenseurs, etc.).

 

Activités en cours

Le groupe théorique est impliqué dans la préparation scientifique des futurs collisionneurs et attend avec impatience le démarrage du HL-LHC. Différents scénarios de nouvelle physique sont étudiés par les différents membres, tels que la supersymétrie, les modèles à secteurs de Higgs étendus, les modèles composites et les scénarios extradimensionnels. De plus, ces dernières années, la physique des saveurs est devenue un secteur émergent pour sonder de nouveaux phénomènes, principalement en raison de l’apparition de plusieurs divergences avec le modèle standard dans les désintégrations semileptoniques des mésons B. Le groupe théorie continuera à jouer un rôle majeur à cet égard, et à développer le code SuperIso, qui est un outil public permettant de réinterpréter les résultats expérimentaux dans de modèles de la nouvelle physique. En outre, les liens avec la physique des astroparticules et la cosmologie sont d’une grande importance pour comprendre les propriétés de la physique au-delà du modèle standard, en particulier par sa relation avec la matière noire. Une nouvelle extension de SuperIso Relic, qui permettra une mise en œuvre flexible de la nouvelle physique, est actuellement en cours de développement, et fournira un calcul automatique de la matière noire observable dans tout scénario de nouvelle physique. En cas de découverte d’une nouvelle physique lors de collisions ou d’expériences sur les astroparticules, elle nous permettra d’être à la pointe de la caractérisation de scénarios de nouvelle physique et de dériver des contraintes sur les propriétés cosmologiques de l’Univers primitif.

Le code BlackHawk, qui est le premier programme permettant un calcul automatique du rayonnement Hawking des trous noirs de Schwarzschild et de Kerr, sera rendu public dans un avenir proche. Il nous permettra de poursuivre les études dans le domaine de la cosmologie, en particulier pour les trous noirs primordiaux, et de la physique des astroparticules, avec la conception d’une nouvelle analyse pour observer le rayonnement Hawking avec des expériences de physique des astroparticules. Combiné avec le code AlterBBN, il nous permettra également d’étudier l’impact des trous noirs primordiaux ou des champs scalaires cosmologiques sur la nucléosynthèse du Big-Bang.

D’autres activités en cours incluent l’étude de modèles phénoménologiques avec des géométries extradimensionnelles hyperboliques, telles que les nilvariétés, et les implications pour les scénarios d’unification jauge-Higgs.

 

 

Physique théorique formelle

Superespace, corrections d’ordre supérieur et condensats fermioniques

L’action effective de la M-théorie/théorie des cordes admet une tour infinie de corrections dérivées, jouant un rôle crucial dans des domaines tels que les trous noirs, la cosmologie et la dualité AdS/CFT. Nous avons appliqué des méthodes de superespace pour contraindre la forme des invariants de la M-théorie. Les outils développés ont été utilisés afin de déterminer les termes de fermion quartique de la supergravité IIA et leur impact sur la recherche de solutions de Sitter.

Compactification de flux, NATD et troncatures cohérentes

La compactification de flux (FC) désigne la configuration la plus générale dans laquelle les différents champs de tenseurs de la théorie des cordes sont activés, ce qui permet de résoudre le « problème des modules ». Nous avons utilisé la géométrie généralisée et les G-structures pour découvrir certaines périodicités et caractéristiques générales des fonds de FC. Ces outils ont également été utilisés pour faire la lumière sur la T-dualité non abélienne, et pour construire des troncatures cohérentes admettant des solutions de Sitter.

Les petites cordes et la U-dualité

Les théories des petites cordes sont une catégorie de théories quantiques complètes, non locales et ultraviolettes, en interaction, en six dimensions (ou moins). Dans une série de travaux, nous avons montré que diverses incarnations de la U-dualité des cordes conduisent à des dualités et des symétries remarquables entre ces théories de jauge, qui sont intrinsèquement de nature non-perturbatrice. Ces symétries nous permettent une meilleure compréhension des théories de jauge, ainsi que la construction de nouvelles théories.

Monodromies dans des amplitudes de cordes à une boucle

Les amplitudes de diffusion au niveau des arbres à N points dans la théorie des cordes ouvertes sont décrites comme des fonctions de corrélation sur le disque de la feuille d’univers. Il est possible d’établir des relations de monodromie qui ont été déterminantes dans l’étude (et la solution) des amplitudes de diffusion des cordes au niveau des arbres. Une généralisation de ces relations aux amplitudes à une boucle a été effectuée, donnant de nouvelles relations entre les amplitudes de diffusion des chaînes à une boucle.

Les théories de compactification toroïdale de la supergravité vers des dimensions inférieures révèle la présence de symétries exceptionnelles, qui ne peuvent être expliquées par la géométrie riemannienne de la variété interne seule (ou toute autre symétrie « conventionnelle » au sein même de SUGRA). Ce sont des vestiges de la théorie de la U-dualité U des cordes (ou M-théorie), qui font allusion à des structures plus complexes à des échelles d’énergie plus élevées. Comme ces symétries exceptionnelles sont difficiles à expliquer dans le cadre des théories standard de la SUGRA, on a tenté d’étendre les versions à dimensions plus élevées de ces dernières de manière à rendre l’apparition des symétries exceptionnelles manifeste lors de la compactification. Les théories qui en résultent sont appelées théories exceptionnelles des champs. L’idée de base derrière ces constructions est un espace-temps étendu, qui permet une réalisation géométrique du groupe de la U-dualité. Nous explorons différentes possibilités pour formuler les théories de supergravité (3,1) et (4,0) dans le cadre des théories exceptionnelles de champ.

Modèles de théorie des champs dans des espaces ordinaires et non commutatifs

Nous avons fourni une procédure d’amélioration pour construire un tenseur de jauge-invariant, symétrique en énergie-momentum. Nous avons généralisé les équations de Wong à l’espace non-commutatif et déterminé les propriétés du tenseur énergie-momentum des champs de jauge couplés à la matière. Nous avons étudié des modèles théoriques de champs sur des espaces déformés et obtenu des lois de conservation locales ainsi que des équations d’équilibre pour les champs en interaction sur ces espaces.

Algèbre de Weyl-Heisenberg et information quantique

Les bases mutuellement impartiales de l’espace de Hilbert Cd jouent un rôle important dans l’information quantique, la cryptographie et la tomographie quantiques. Nous avons systématisé la construction de bases mutuellement impartiales dans le Cd. Nous avons introduit un nouveau paramètre, le perma-concurrence, qui généralise la concurrence pour un état symétrique de N=2 qubits.

 

Activités en cours

Ces dernières années, le groupe a étudié les théories des champs supersymétriques en six dimensions ou moins. Une grande partie de ces théories n’ont pas de description lagrangienne et sont donc notoirement difficiles à décrire avec les seules méthodes de la théorie des champs. Cependant, leur lien avec la théorie des cordes nous fournit de nombreuses approches et outils nouveaux qui permettent d’analyser les aspects non perturbatifs de ces théories. Nous poursuivrons cette approche, en nous concentrant en particulier sur les dualités non perturbatives entre des théories ayant un contenu de matière et de jauge différents.

Parmi les autres activités en cours, citons : l’étude des actions effectives à faible énergie en présence de condensation fermionique, au-delà des modèles « universels » les plus simples de compactification Calabi-Yau, et les implications pour le problème de l’espace de Sitter dans la théorie des cordes ; une étude systématique de l’action effective des cordes au-delà du niveau des arbres dans le couplage des cordes, et ses implications pour les modèles cosmologiques.

 

Publications HAL


2020

G. Uhlrich, F. Mahmoudi, A. Arbey. MARTY -- Modern ARtificial Theoretical phYsicist: A C++ framework automating symbolic calculations Beyond the Standard Model. 2020. ⟨hal-03022810⟩ https://arxiv.org/pdf/2011.02478

Benjamin Bally, Michael Bender. Projection on particle number and angular momentum: Example of triaxial Bogoliubov quasiparticle states. 2020. ⟨hal-03010992⟩ https://arxiv.org/pdf/2010.15224

Jean-Marc Richard. Hadrons and Few-Body Physics. Few Body Syst., 2020, 61 (4), pp.44. ⟨10.1007/s00601-020-01576-y⟩. ⟨hal-02981277⟩ https://arxiv.org/pdf/2010.07009

Giacomo Cacciapaglia, Martin Rosenlyst. Loop-Generated Neutrino Masses in Composite Higgs Models. 2020. ⟨hal-02973172⟩ https://arxiv.org/pdf/2010.01437

Giacomo Cacciapaglia, Francesco Sannino. Evidence for complex fixed points in pandemic data. 2020. ⟨hal-02959519⟩ https://arxiv.org/pdf/2009.08861

Giacomo Cacciapaglia, Corentin Cot, Francesco Sannino. Second wave COVID-19 pandemics in Europe: a temporal playbook. Sci.Rep., 2020, 10 (1), pp.15514. ⟨10.1038/s41598-020-72611-5⟩. ⟨hal-02953157⟩ https://arxiv.org/pdf/2007.13100

R. Somasundaram, C. Drischler, I. Tews, J. Margueron. Constraints on the nuclear symmetry energy from asymmetric-matter calculations with chiral NN and 3N interactions. 2020. ⟨hal-02953153⟩ https://arxiv.org/pdf/2009.04737

Stefan Hohenegger, Amer Iqbal. Symmetric Orbifold Theories from Little String Residues. 2020. ⟨hal-02946175⟩ https://arxiv.org/pdf/2009.00797

Jean-Marc Richard. About the J\!/\!\psi\,J\!/\!\psi peak of LHCb: fully-charmed tetraquark?. 2020. ⟨hal-02933996⟩ https://arxiv.org/pdf/2008.01962

Peng-Yu Niu, Jean-Marc Richard, Qian Wang, Qiang Zhao. Hyperon Weak Radiative Decay. 2020. ⟨hal-02914458⟩ https://arxiv.org/pdf/2007.09621

Yannick Bertrand, Stefan Hohenegger, Olaf Hohm, Henning Samtleben. Toward Exotic 6D Supergravities. 2020. ⟨hal-02911964⟩ https://arxiv.org/pdf/2007.11644

B. Ananthanarayan, Sumit Banik, Samuel Friot, Shayan Ghosh. Double box and hexagon conformal Feynman integrals. Phys.Rev.D, 2020, 102 (9), pp.091901. ⟨10.1103/PhysRevD.102.091901⟩. ⟨hal-02911942⟩ https://arxiv.org/pdf/2007.08360

A. Arbey, J.-F Coupechoux. Unifying dark matter, dark energy and inflation with a fuzzy dark fluid. 2020. ⟨hal-02911924⟩ https://arxiv.org/pdf/2007.05376

Clésio E. Mota, Luis C.N. Santos, Franciele M. da Silva, Guilherme Grams, Iarley P. Lobo, et al.. Generalized Rastall's gravity and its effects on compact objects. 2020. ⟨hal-02908407⟩ https://arxiv.org/pdf/2007.01968

Haiying Cai, Giacomo Cacciapaglia. A Singlet Dark Matter in the SU(6)/SO(6) Composite Higgs Model. 2020. ⟨hal-02908373⟩ https://arxiv.org/pdf/2007.04338

Chengfeng Cai, Hong Hao Zhang, Mads T. Frandsen, Martin Rosenlyst, Giacomo Cacciapaglia. XENON1T solar axion and the Higgs boson emerging from the dark. Phys.Rev.D, 2020, 102 (7), pp.075018. ⟨10.1103/PhysRevD.102.075018⟩. ⟨hal-02905287⟩ https://arxiv.org/pdf/2006.16267

A. Addazi, K. Anderson, S. Ansellb, K.S. Babua, J. Barrow, et al.. New high-sensitivity searches for neutrons converting into antineutrons and/or sterile neutrons at the European Spallation Source. 2020. ⟨hal-02892937⟩ https://arxiv.org/pdf/2006.04907

Alexandre Arbey, Jérémy Auffinger. Detecting Planet 9 via Hawking radiation. 2020. ⟨hal-02886891⟩ https://arxiv.org/pdf/2006.02944

Guy Chanfray, Jérôme Margueron. Contribution of the ρ meson and quark substructure to the nuclear spin-orbit potential. Phys.Rev.C, 2020, 102 (2), pp.024331. ⟨10.1103/PhysRevC.102.024331⟩. ⟨hal-02886869⟩ https://arxiv.org/pdf/2006.02698

Alexandre Arbey, Jérémy Auffinger, Joseph Silk. Stellar signatures of inhomogeneous big bang nucleosynthesis. Phys.Rev.D, 2020, 102 (2), pp.023503. ⟨10.1103/PhysRevD.102.023503⟩. ⟨hal-02886868⟩ https://arxiv.org/pdf/2006.02446