Théorie des Interactions Fondamentales (TIF)

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L’ensemble des activités de l’équipe couvre des domaines variés, entre les aspects plus formels de la théorie des champs et des cordes, en lien avec les modèles de gravité quantique et la cosmologie, et la phénoménologie des particules élémentaires, en connexion avec les différents projets expérimentaux aux frontières d’énergie et d’intensité, et en astroparticules. Notre équipe utilise également les techniques de la théorie quantique des champs pour décrire l’interaction lumière-matière dans des matériaux exotiques, tels que les métamatériaux, mais aussi pour des applications de type apprentissage automatique quantique.

Nous travaillons en étroite collaboration avec l’équipe ¨Particules, Astroparticules, Cosmologie : Théorie¨ (PACT) du Laboratoire Univers et Particules de Montpellier.

L’équipe TIF fait partie de plusieurs réseaux de recherche : le réseaux international IRN Terascale ; le programme nationale PNHE ; le projet européen ITN HIDDeN.

Des collaborations externes sont également engagées, e.g. avec l’Institut pour la Physique de l’Univers à Marseille (IPhU), avec des chercheurs de la collaboration ATLAS au CERN (Genève), IJCLab (Orsay), CPPM (Marseille), et avec le Service de Physique Théorique de la Université Libre de Bruxelles.

thèmes de recherche :

• Théorie quantique des champs : théories de jauge supersymétriques ; théories conformes des champs en deux dimensions ; aspects non-perturbatifs des théories des champs.
• Théorie et phénoménologie au-delà du Modèle Standard : théories de grande unification (GUTs) ; physique de la saveur dans le secteur des quarks et des leptons ; phénoménologie aux accélérateurs (LHC et machines futures) ; physique de la masse des neutrinos et leur détection ; neutrinos stériles et baryogenèse via leptogenèse.
• Théories fortement couplées au-delà du Modèle Standard : modèles où le Higgs et les autres particules du Modèle Standard sont (partiellement) composites ; holographie et dualité jauge-gravité.
• Techniques non-perturbatives en théorie des champs : méthode variationnelle, perturbations optimisées, resummations, groupe de renormalisation ; applications en chromo-dynamique quantique (QCD), physique des hadrons à basse énergie, matière condensée ; transitions de phase à température et/ou densité finie.
• Phénoménologie des modèles supersymétriques : extensions supersymétriques minimales (MSSM) et non-minimales du Modèle Standard ; modèles de brisure de la supersymétrie (SUGRA, AMSB, GMSB) ; développement de codes dédiés au calcul des spectres des super-particules (SuSpect).
• Théories gravitationnelles : méthodes canoniques ; modèles de gravité modifiée ; gravité quantique.
• Cosmologie : modèles d’énergie noire ; modèles d’inflation ; étude de l’expansion de l’Univers et croissance des perturbations ; physique de l’Univers primordial ; origine des ondes gravitationnelles ; nucléosynthèse primordiale (BBN).
• Matière sombre : modèles théoriques ; candidats pour la matière sombre : neutralinos, gravitinos, singlinos, axions, neutrinos stériles, états composites ; calculs de la densité relique produite thermiquement (e.g. WIMPs ou FIMPs) ou non ; recherche directe et indirecte de la matière sombre, et complémentarité avec sa recherche aux collisionneurs.
• Théorie des cordes : compactifications sur les variétés de Calabi-Yau et leurs orientifolds ; compactifications avec flux ; corrections quantiques aux actions effectives ; dualités ; phénoménologie des cordes ; programme de marécage ; trous noirs BPS.
• Physique mathématique : intégrabilité ; indices BPS et invariants topologiques ; formes modulaires et mock modulaires. Méthodes intégrales et asymptotiques en théorie du scattering classique et quantique. Techniques d’homogénéisation et de perturbations singulières. Classes caractéristiques et topologie algébrique en matière condensée.
• Interaction lumière-matière : Théorie quantiques des champs non-relativiste ; QED ; Approches semi-classiques ; Équation de Maxwell-Bloch ; métamatériaux ; électromagnétisme.
• Apprentissage automatique quantique : Calcul par réservoirs quantiques.

Contrat de recherche : QRC-4-ESP

L’équipe TIF participe au projet QRC-4-ESP (https://www.qrc-4-esp.eu), financé par le conseil européen de l’innovation, qui vise à implémenter avec des systèmes physiques les principes du calcul par réservoir.

Plus spécifiquement, l’équipe TIF cherche à développer une théorie générale de la prédiction à l’aide de réservoirs décrits par les lois de la physique classique ou de la physique quantique. Nous cherchons aussi à optimiser les prédictions obtenues à l’aide de réservoirs constitués soit de bits quantiques supraconducteurs ou de défauts luminescents du carbure de silicium.