Gravity through the lenses of Effective Field Theories

La gravité, sous l'éclairage des théories des champs effectives Dans cette thèse, nous discutons de différents aspects de la gravité d'un point de vue basse énergie/longue distance, en exploitant le cadre des théories des champs effectives (EFT). Dans la première partie, nous étudions comment les principes fondamentaux, tels que la causalité, l'unitarité et l'invariance de Lorentz, isole l'espace des théories des champs effectives autorisées. En particulier, nous considérons une déformation populaire de la gravité, qui envisage une petite masse m pour le graviton : la gravité massive. Nous montrons que cette théorie n'admet pas de complétion ultraviolette cohérente avec les principes fondamentaux supposés, à moins que son échelle de coupure ne soit paramétriquement proche de la masse m, ce qui rend le domaine de validité de l'EFT pratiquement inutile en tant que théorie viable de la gravité. Comme outil technique pour construire toutes les amplitudes de diffusion nécessaires, nous exploitons les méthodes sur couche de masse, ce qui nous permet de contourner toutes les subtilités du calcul des amplitudes des particules massives de spin-2, via les diagrammes de Feynman traditionnels.La deuxième partie de cette thèse est consacrée à l'étude de la diffusion eikonale transplanckienne, qui implique la diffusion à haute énergie de corps séparés par un grand paramètre d'impact. Nous interprétons cette limite au moyen d'une contraction du petit groupe SO(3) du moment total du centre de masse en ISO(2), correspondant à la limite de la terre plate. L'émergence de la limite classique est comprise en termes de représentations de spin continu admises par ISO(2).Nous étudions la résolvabilité des effets secondaires entrant dans l'angle de diffusion du processus, et trouvons que les effets de gravité quantique pure sont toujours plus petits que l'incertitude quantique intrinsèque, alors que les effets quantiques émergents de particules de type théorie quantique de champs peuvent être résolus. Motivés par cette observation, nous étudions la causalité en gravité au premier ordre post-Minkowskien dans un espace-temps plat, en nous concentrant sur les effets quantiques principaux dans une théorie de jauge. En particulier, nous opposons deux notions de causalité – "asymptotique" et " bulk " – dans une théorie de jauge où les deux sont respectées dans la limite classique, mais diffèrent du point de vue de la mécanique quantique. Nous constatons que la causalité asymptotique, c'est-à-dire la positivité du délai, est respectée jusqu'au pôle de Landau (s'il existe). D'autre part, les photons présentent un délai plus petit que les gravitons, ce qui représente une violation de la "causalité bulk" au niveau quantique. Nous avons interprété ces résultats, combinés au fait que la "causalité asymptotique" émerge des principes fondamentaux de la matrice S, comme une indication forte que la structure causale dans les théories gravitationnelles asymptotiquement plates est définie par le cône de lumière de Minkowski asymptotique.