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Physique théorique et mathématique
Responsable d'Unité : Oui
L'unité de recherche s'intéresse à la description théorique et mathématique des interactions fondamentales. En particulier on s'intéresse à la théorie d'Einstein de la gravitation (par exemple les trous noirs et la cosmologie théorique), à ses extensions possibles en des dimensions différentes de quatre, jusqu'à l'étude d'une théorie cohérente de gravitation quantique. Cet effort mène tout naturellement à des modèles d'unification, tels que la théorie des cordes, où toutes les interactions sont unifiées. Dans ce cadre, on utilise et développe de nouvelles techniques en théorie quantique des champs (par exemple, renormalisation et anomalies) et en supersymétrie. Un autre problème d'actualité est celui des aspects non perturbatifs des théories de jauge (supersymétriques ou pas), qui devraient expliquer par exemple l'origine de la masse et le confinement en QCD.
Les meilleures perspectives de succès pour quantifier la relativité générale reposent sur la construction de modèles unifiant l'interaction gravitationnelle aux autres interactions fondamentales, puisque le comportement quantique de ces dernières est mieux contrôlé. Un candidat très populaire est fourni par la théorie des cordes. Le projet N° 1 se situe dans ce cadre de recherches.
L' évolution des trous noirs soulève un certain nombre de paradoxes dont la résolution devrait faire avancer le problème de la quantification du champ de gravitation. Ces paradoxes apparaissent déjà dans le modèle de la gravitation à trois dimensions, dont la dynamique est beaucoup plus simple. Le projet N°3 poursuit l'analyse des trous noirs à trois et quatre dimensions.
Structure algébrique des théories possédant une invariance de jauge, symétrie BRST
Le concept de symétrie joue un rôle essentiel dans la formulation des modèles d'unification déjà construits et constitue également le principal guide dans la recherche de nouveaux modèles. Il est donc important de mieux comprendre d'un point de vue théorique la signification physique et la structure algébrique des symétries à la base de la description des interactions fondamentales, ce que développe le projet N°2.