Cette étude propose une application innovante de deux concepts très étudiés par la communauté mathématique, le fibré des k-repères et la connexion de Cartan. D'une part, l'utilisation d'une connexion de Cartan particulière sur le fibré des 2-repères nous permet de proposer une généralisation de la notion de dérivée de Schwarz en dimension arbitraire, pour les difféomorphismes projectifs et conformes. D'autre part, nous avons pu élaborer une structure de BRS permettant de reproduire infinitésimalement l'action des difféomorphismes sur des champs de jauge à un terme de courbure près. Ainsi, la notion de connexion de Cartan sur le fibré des 2-repères a permis de résoudre un problème ouvert, originellement formulé par A.M. Polyakov en 1990 qui obtient formellement l'action de difféomorphismes (symétrie de l'espace-temps) à partir d'une transformation de jauge (symétrie interne). Les symétries d'espace-temps et les symétries internes peuvent ainsi être exprimées dans un formalisme similaire.

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Title: Model Problems of the Theory of Gravitation Author: Marián Pilc Department: Institute of Theoretical Physics Faculty of Mathematics and Physics Supervisor: prof. RNDr. Jiří Bičák, DrSc., dr. h. c., Institute of Theoretical Physics Faculty of Mathematics and Physics Abstract: Equations of motion for general gravitational connection and orthonormal coframe from the Einstein-Hilbert type action of the Einstein-Cartan theory are derived. Ad- ditional gauge freedom is geometrically interpreted. Our formulation does not fix coframe to be tangential to spatial section hence Lorentz group is still present as part of gauge freedom. 3+1 decomposition introduces tangent Minkowski structures hence Hamilton-Dirac approach to dynamics works with Lorentz connection over spatial sec- tion. The second class constraints are analyzed and Dirac bracket is defined.Reduction of phase space is performed and canonical coordinates are introduced. The second part of this thesis is dedicated to quantum formulation of Einstein-Cartan theory. Point version of Einstein-Cartan phase space is introduced. Basic variables, crucial for quan- tization, are derived via groups acting on the phase space and their selfadjoint represen- tation is found. Representation of basic variables of Einstein-Cartan theory is derived via infinite...

We review equivariant localization and through the Feynman formalism of quantum mechanics motivate its role as a tool for calculating partition functions. We also consider a specific supersymmetric theory of one boson and two fermions and conclude that by applying localization to its partition function we may arrive at a known result that has previously been derived using different approaches. This paper follows a similar article by Levent Akant.

Nous utilisons la méthode d'équivalence de Cartan pour réaliser une étude géométrique des équations différentielles ordinaires du second ordre et du premier ordre, sous l'action des transformations ponctuelles préservant les aires dans le cas du second ordre et de certaines autres transformations dans le cas du premier. Cela nous permet de caractériser de manière invariante toutes les équations différentielles du second ordre se ramenant à y"=0. De plus nous associons à toute telle équation, une connexion de Cartan affine normale dont la courbure contient tous ses invariants. Dans le cas du premier ordre nous apportons un regard nouveau sur une étude de R. Liouville concernant l'équation différentielle d'Abel. Enfin dans un autre ordre d'idées nous réalisons une étude de certaines solutions algébriques de l'équation de Riccati. / Abstract

[pt] Iniciamos o trabalho com uma revisão da classificação de álgebras de Lie semi-simples sobre corposo algebraicamente fechados de caracteristica zero a traves dos Diagramas de Dyinkin. Posteriormente estudamos sigma - sistemas normais e classificamos eles a traves de diagramas de Satake. Finalmente estudamos a estrutura das formas reais de álgebras de Lie semi-simples complexas, explicitando a conexão com os diagramas de Satake e fornecenendo assim uma classificação das mesmas. / [en] We begin the work with a review of the classification of semisimple Lie algebras over an algebraically field of characteristic zero through the Dyinkin Diagrams. Subsequently we study sigma - normal systems and classify them through Satake diagrams. Finally we study the structure of the real forms of complex semi-simple Lie algebras, explaining the connection with the Satake diagrams and thus providing a classification of them.

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(理学) / 甲第23681号 / 理博第4771号 / 新制||理||1683(附属図書館) / 京都大学大学院理学研究科数学・数理解析専攻 / (主査)教授 加藤 周, 教授 雪江 明彦, 教授 平岡 裕章 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Science / Kyoto University / DFAM

Le principe de symétrie locale, ou symétrie de jauge, est à la base de notre compréhension des interactions fondamentales. Le language naturelle des théories de jauge est la théorie des connections sur les espaces fibrés, une branche de la géométrie différentielle. En dépit de son importance, la symétrie de jauge pose deux difficultés qui méritent d'être mises en exergue: 1) L'invariance de jauge interdit les termes de masses pour les champs d'interactions, ce qui est en conflit avec la phénoménologie de l'interaction faible. 2) La quantification des théories de jauge est délicate puisque l'intégrale fonctionnelle est a priori mal définie. La symétrie de jauge doit donc être réduite. Essentiellement trois stratégies se présentent, répondant à l'un ou l'autre des deux problèmes. Le fixage de jauge répond à 2 (méthode de Faddeev-Popov). La brisure spontanée de symétrie répond à 1 (méchanisme de Higgs). Enfin, le théorème de réduction des fibrés répond à 1.On propose ici une nouvelle stratégie de réduction des symétries de jauge: la méthode du `dressing field'. C'est un résultat de géométrie différentielle qui se trouve être à la base de la notion de `variables de Dirac'. On montre que cette méthode éclaire certains travaux récents en physique hadronique. Le secteur électrofaible du Modèle Standard est traité ce qui induit une nouvelle interprétation. L'extension de la méthode aux G-structure d'ordre supérieur, ainsi qu'une application à la géométrie conforme, est donnée. Enfin on montre comment la méthode modifie l'algèbre BRS d'une théorie de jauge, et une analyse préliminaire de son impact sur la question des anomalies en Théorie Quantique des Champs est proposée. / The principle of local symmetry, or gauge symmetry, is at the basis of our understanding of fundamental interactions. The natural framework of gauge theories is the theory of connections on fiber bundles, a branch of differential geometry. Despite its importance, gauge symmetry has some drawbacks, two especially prominent: 1) Gauge invariance forbids mass terms for interaction fields, which is at odds with the phenomenology of the Weak interaction. 2) The quantization of gauge theories is delicate since the path integral is a priori ill defined. Gauge symmetry must then be reduced. Essentially three strategies are available, each addressing one problem or the other. Gauge fixing addresses 2 (Faddeev-Popov trick). Spontaneous symmetry breaking addresses 1 (Higgs mechanism). Finally, the bundle reduction theorem addresses 1.We propose here a new strategy of gauge symmetries reduction: the dressing field method. It is a differential geometric result which happens to be the basis of the notion of `Dirac variable'. We show that this method sheds some light on recent works in hadronic Physics. The electrweak sector of the Standard Model is treated, which suggests a new interpretation. Extention of the method to higher-order G-structure, as well as an application to conformal geometry, is given. Finally we show how the method alters the BRS algebra of a gauge theory, and a preliminary analysis of its impact on the question of anomalies in Quantume Field Theory is proposed.

Dans cette thèse, nous nous intéressons à des compactifications géométriques variées. Nous décrivons l'espace des sous-groupes fermés du groupe RxZ. Nous étudions la compactification de Chabauty des espaces symétriques de type non compact. Nous définissons et étudions la compactification de Chabauty de l'espace des plats maximaux des espaces symétriques de SL3(R) et de SL4(R). Nous étudions les limites géométriques de plats maximaux de l'espace symétrique ou de l'immeuble de Bruhat-Tits associé à SL3 sur un corps local. Nous définissons et étudions une compactification à la Thurston des espaces de classes d'isométrie de réseaux marqués. Nous définissons une compactification à la Thurston de l'espace de Torelli d'une surface et nous décrivons la stratification naturelle d'une partie de son bord. / In our thesis, we focus on various geometric compactifications. We describe the space of closed subgroups of RxZ. We study the Chabauty compactification of symmetric spaces of non-compact type. We define and study the Chabauty compactification of the space of maximal flats of the symmetric spaces of SL3(R) and SL4(R). We study the geometric limits of maximal flats in the symmetric space or in the Bruhat-Tits building associated to SL3 over a local field. We define and study a Thurston-like compactification of spaces of isometry classes of marked lattices. We define a Thurston-like compactification of the Torelli space of a surface and we describe the natural stratification of a subset of the boundary.

Dans cette thèse, nous nous intéressons à plusieurs aspects des systèmes de racines des algèbres de Lie simples. Dans un premier temps, nous étudions les coordonnées des vecteurs propres des matrices de Cartan. Nous commençons par généraliser les travaux de physiciens qui ont montré que les masses des particules dans la théorie des champs de Toda affine sont égales aux coordonnées du vecteur propre de Perron -- Frobenius de la matrice de Cartan. Puis nous adoptons une approche différente, puisque nous utilisons des résultats de la théorie des singularités pour calculer les coordonnées des vecteurs propres de certains systèmes de racines. Dans un deuxième temps, en s'inspirant des idées de Givental, nous introduisons les matrices de Cartan q-déformées et étudions leur spectre et leurs vecteurs propres. Puis, nous proposons une q-déformation des équations de Toda et construisons des 1-solitons solutions en adaptant la méthode de Hirota, d'après les travaux de Hollowood. Enfin, notre intérêt se porte sur un ensemble de transformations agissant sur l'ensemble des bases ordonnées de racines comme le groupe de tresses. En particulier, nous étudions les bases distinguées, qui forment l'une des orbites de cette action, et des matrices que nous leur associons. / In this thesis, our goal is to study various aspects of root systems of simple Lie algebras. In the first part, we study the coordinates of the eigenvectors of the Cartan matrices. We start by generalizing the work of physicists who showed that the particle masses of the affine Toda field theory are equal to the coordinates of the Perron -- Frobenius eigenvector of the Cartan matrix. Then, we adopt another approach. Namely, using the ideas coming from the singularity theory, we compute the coordinates of the eigenvectors of some root systems. In the second part, inspired by Givental's ideas, we introduce q-deformations of Cartan matrices and we study their spectrum and their eigenvectors. Then, we propose a q-deformation of Toda's equations et compute 1-solitons solutions, using the Hirota's method and Hollowood's work. Finally, our interest is focused on a set of transformations which induce an action of the braid group on the set of ordered root basis. In particular, we study an orbit for this action, the set of distinguished basis and some associated matrices.