Thèse Energie Noire et Théorie des Cordes H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Savoie Mont-Blanc École doctorale : PHYS - Physique Laboratoire de recherche : Laboratoire d'Annecy de Physique théorique Direction de la thèse : David ANDRIOT ORCID 0000000245527311 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-13T23:59:59 Notre univers est en expansion, et cette expansion est actuellement accélérée. Cette observation surprenante amène les cosmologistes à inclure une composante appelée énergie noire, responsable de cette accélération, parmi les constituants de l'univers. Cependant, la nature de cette énergie noire reste incomprise. Une question importante est de savoir si sa densité d'énergie est constante dans le temps, telle une constante cosmologique, ou si elle varie, la rendant dynamique. Ces dernières années, cette question a été au centre de nombreuses recherches, théoriques et observationnelles.Côté observations, les résultats récents de DES et DESI indiquent qu'une constante cosmologique (et le modèle CDM associé) n'est pas le seul scénario possible: les modèles d'énergie noire dynamique apparaissent comme une alternative viable. Côté théorie, de nombreux travaux ont proposé et testé des modèles d'énergie noire dynamique, e.g. des modèles de quintessence. Ceux-ci considèrent, telle l'inflation, des champs scalaires évoluant le long d'un potentiel scalaire. Un effort important a été dédié à la dérivation de tels modèles depuis la théorie des cordes, et à vérifier s'ils peuvent reproduire les observations possibles d'une énergie noire dynamique.

Ce contexte scientifique actif rend l'exploration des modèles de quintessence, tels qu'obtenus et contraints par la théorie des cordes, et leur confrontation aux données observationnelles, tout-à-fait d'actualité. Cette double approche devrait permettre de discriminer les options concernant la nature de l'énergie noire. Dans ce contexte, ce projet de thèse a trois objectifs:

1. Étudier les solutions cosmologiques dans un modèle à potentiel multi-exponentiel, incluant éventuellement une courbure spatiale, et les comparer à l'histoire de notre univers ainsi qu'aux contraintes observationnelles récentes.

Les potentiels scalaires avec exponentielles apparaissent naturellement dans les constructions de théorie des cordes, notamment dans les régimes où les corrections sont bien contrôlées. Par ailleurs, une courbure spatiale négative (c'est-à-dire un univers ouvert) peut également être motivée par la théorie des cordes. Il est donc naturel d'étudier de tels modèles explicites et leurs prédictions cosmologiques.

2. Analyser la validité observationnelle des solutions de quintessence dans des modèles multi-champs motivés par la théorie des cordes, présentant un maximum de type de Sitter dans le potentiel scalaire, ainsi que les corrections cordistes possibles.

Des modèles explicites 4d ont été obtenus par compactification de supergravités de type II en 10d sur des espaces compacts à 6d, un cadre motivé par la théorie des cordes. Les termes cinétiques et le potentiel de la vingtaine de champs scalaires sont connus. De plus, un maximum de de Sitter est systématiquement présent et peut servir de point de départ à une solution où un champ scalaire roule et évolue. Vus comme des modèles de quintessence 'hilltop', ces exemples offrent un ensemble varié pour tester les solutions cosmologiques correspondantes.

3. Étudier les constructions cordistes fournissant à la fois de la matière et un champ de quintessence, analyser leurs couplages et les contraintes associées à une cinquième force et les variations des constantes fondamentales.

Obtenir un scénario viable de quintessence nécessite de connaître les couplages entre le secteur de la matière (par ex. la physique des particules du modèle standard) et l'énergie noire (sous forme de champs scalaires dynamiques). En effet, une variation récente du champ de quintessence pourrait entraîner des problèmes de type cinquième force, variations des constantes de couplage, etc. Il serait intéressant de voir quels types de couplages la théorie des cordes peut offrir. La corde hétérotique offre un cadre idéal où la physique des particules, les champs scalaires et leur potentiel peuvent être dérivés explicitement, permettant d'étudier de tels modèles de quintessence. Etudes actuelles théoriques et observationnelles de l'énergie noire: voir résumé. Voir résumé.

Master de physique théorique.
Expérience dans des laboratoires sur des thématiques proches.