Les mesures détaillées des anisotropies de température du rayonnement cosmique de fond (CMB) montrent que l'Univers primordial a subi une phase d'expansion accélérée : l'inflation. Il devient pressant d'assoir le paradigme de l'inflation sur des bases théoriques solides. De nombreuses questions fondamentales sont ouvertes, parmi lesquelles la compréhension des aspects quantiques de la théorie. 

A ce jour, le succès phénoménologique des modèles inflationaires repose essentiellement sur une description linéarisée des fluctuations cosmologiques, où les corrections quantiques (diagrammes à boucles) sont négligées. Le calcul de ces corrections est notoirement compliqué par la forte courbure de l'espace-temps. Les méthodes perturbatives habituelles sont inapplicables à cause d'effets gravitationnels spécifiques et l'on doit avoir recours à des approches nonperturbatives utilisant des outils avancés de la théorie quantique des champs. 

Récemment, R. Parentani et J. Serreau ont proposé une approche novatrice pour le calcul de corrections quantiques dans l'espace-temps de de Sitter (qui modélise une phase d'inflation) [1]. Ceci a donné lieu à diverses avancées techniques significatives (comme le calcul de corrections quantiques nonperturbatives au spectre de puissance ou aux non-gaussianités d'un champ scalaire test [2,3,4]) et a permis de mettre en évidence des effets nouveaux, comme la restauration radiative de symétrie induite par les effets gravitationnels [5]. 

Plus récemment, J. Serreau et M. Guilleux ont exploité cette approche pour adapter les méthodes du groupe de renormalisation nonperturbatif, exploitant une analogie de la physique quantique sur l'espace de Sitter avec certains problèmes de physique statistique [6,7]. Ceci a permis de retrouver certains résultats connus de manière simple et transparente et a ouvert une nouvelle voie pour l'étude des corrections quantiques en espace-temps courbe. 

La thèse proposée vise à poursuivre ces développements théoriques tant en ce qui concerne leurs aspects formels que leurs applications. De nombreuses questions d’actualité animent la communauté. On s’intéressera en particulier à la généralisation des méthodes décrites ci-dessus aux champs fermioniques et aux champs de jauge ainsi qu’aux interactions dérivatives (d’intérêt direct pour les applications cosmologiques), au calcul de corrections quantiques aux observables inflationaires (spectre de puissance, non-gaussianités), ou encore, à l’application de ces méthodes à la physique de la radiation de Hawking dans les trous noirs gravitationnels et/ou analogues.

L’étudiant(e) recruté(e) sera membre du groupe “Théorie” de l’APC où il/elle bénéficiera d’un environnement scientifique de haute qualité et de tout le support nécessaire pour mener à bien ses recherches et ses éventuels enseignements. 

[1] R. Parentani and J. Serreau, Phys.Rev. D87 (2013) 045020

[2] J. Serreau and R. Parentani, Phys.Rev. D87 (2013) 085012

[3] J. Serreau, Phys.Lett. B728 (2014) 380-385 

[4] F. Gautier and J. Serreau, Phys.Lett. B727 (2013) 541-547 

[5] J. Serreau, Phys.Rev.Lett. 107 (2011) 191103

[6] J. Serreau, Phys.Lett. B730 (2014) 271-274

[7] M. Guilleux and J. Serreau, Phys.Rev. D92 (2015) 8, 084010

Contact: Julien Serreau  (serreauapc.in2p3.fr)