Amplitudes de diffusion et unitarité non-perturbative : nouvelles méthodes pour la matrice S. – SPARTA

Les expériences de diffusion de particules sont la façon plus élaborée d’étudier les lois fondamentales de la nature. En théorie quantique des champs, la matrice S représente les processus de diffusion, et décrit des phénomènes physiques allant des collisions de particules à la création de trous noirs à haute énergie en gravité en passant par la force nucléaire forte.
Il existe deux approches pour calculer la matrice S: perturbative et non-perturbative. La première a énormément progressé au cours des dernières décennies, poussée par les besoins croissants de précision venant des expériences des grands collisionneurs. Elle a donné lieu à la découverte de concepts nouveaux, comme la construction de double-copie de la gravité, dont l’origine reste mystérieuse. Les approches non-perturbatives de type “bootstrap” visent à contraindre l’espace des fonctions pouvant être des matrices S en imposant les contraintes physique d’unitarité et causalité que satisfont les théories physiques. Cependant, ces contraintes sont si fortes qu’aujourd’hui, on n’a jamais pu écrire ne serait-ce qu’un seul exemple d’une matrice S non triviale.
Ce projet veut combler ces lacunes. En se basant sur une méthode originale de “scattering from production”, l’équipe (1) déterminera les premiers exemples de matrices-S totalement cohérentes, et en particulier produira un modèle de la matrice S de pions, et (2) pourra produire des modèles de matrices S de gravité quantique afin d’étudier la création de trous noirs à hautes énergies. Enfin, (3) l’équipe utilisera entre autre des outils de géométrie algébrique avancés pour démontrer l’origine de la double-copie en théorie des cordes à tous les ordres du développement perturbatif, ce qui permettra de renforcer le rôle de ces concepts comme étant au cœur de la théorie quantique des champs.
Grâce à cette approche pluridisciplinaire unique, SPARTA fera avancer notre connaissance des théories des champs de manière significative.