Thesis (doctoral)--Physics--Göteborg University, 2005. / Bibliogr. p. 49-53.

In Chapter 1, we give an introduction to the topic of open string field theory. The concepts presented include gauge invariance, tachyon condensation, as well as the star product.<p>In Chapter 2, we give a brief review of vacuum string field theory (VSFT), an approach to open string field theory around the stable vacuum of the tachyon. We discuss the sliver state explaining its role as projector in the space of half-string basis. We review the construction of D-brane solutions in vacuum string field theory. We show that in the sliver basis the star product correspond to a matrix product. <p>Using the material introduced in the previous chapters, in Chapter 3 we establish a translation dictionary between open and closed strings, starting from open string field theory. Under this correspondence, we show that (off--shell) level--matched closed string states are represented by star algebra projectors in open string field theory. As an outcome of our identification, we show that boundary states, which in closed string theory represent D-branes, correspond to the identity string field in the open string side. <p>We then turn to noncommutative field theories. In Chapter 4, we introduce the framework in which we will work. The tools introduced are solitons, projectors, and partial isometries.<p>The ideas of Chapter 4 are applied to specific examples in Chapter 5, where we present new solutions of noncommutative gauge theories in which coincident vortices expand into circular shells. As the theories are noncommutative, the naive definition of the locations of the vortices and shells is gauge-dependent, and so we define and calculate the profiles of these solutions using the gauge-invariant noncommutative Wilson lines introduced by Gross and Nekrasov. We find that charge 2 vortex solutions are characterized by two positions and a single nonnegative real number, which we demonstrate is the radius of the shell. We find that the radius is identically zero in all 2-dimensional solutions. If one considers solutions that depend on an additional commutative direction, then there are time-dependent solutions in which the radius oscillates, resembling a braneworld description of a cyclic universe. There are also smooth BIon-like space-dependent solutions in which the shell expands to infinity, describing a vortex ending on a domain wall.<p>In Chapter 6, we review the Fronsdal models for free high-spin fields that exhibit peculiar properties. We discuss the triplet structure of totally symmetric tensors of the free String Field Theory and their generalization to AdS background.<p>In Chapter 7, in the context of massless higher spin gauge fields in constant curvature spaces discussed in chapter 6, we compute the surface charges which generalize the electric charge for spin one, the color charges in Yang-Mills theories and the energy-momentum and the angular momentum for asymptotically flat gravitational fields. We show that there is a one-to-one map from surface charges onto divergence free Killing tensors. These Killing tensors are computed by relating them to a cohomology group of the first quantized BRST model underlying the Fronsdal action.<p><p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la physique mathématique des interactions fondamentales. Elle porte sur l'étude des théories de champs qui décrivent les particules élémentaires. En particulier, les théories de champs de spin élevé (plus grand ou égal à 2) sont analysées. Mis à part pour le graviton, vecteur supposé des interactions gravitationnelles, il n'y a aucun indice que ces champs soient présents dans la nature. Cependant leur existence n'est pas impossible théoriquemement et ils interviennent dans la théorie des cordes, candidate pour une théorie quantique d'unification de toutes les forces fondamentales y compris la gravitation. En effet, les modes de vibration de la corde élémentaire sont décrits par des champs de spin élevé.  <p>Dans ce travail, la dimension de l'espace-temps est laissée arbitraire, ce qui entraine la possibilité d'avoir plusieurs sortes (= représentations) de champs différentes ayant le même spin.<p>Le premier aspect traité dans cette thèse concerne les dualités, symétries qui relient entre elles plusieurs théories. Il est montré que différentes représentations de champs de spin élevé sont duales au niveau de l'action. En particulier, en dimension quatre, la dualité échange la composante électrique et la composante magnétique d'un même champs. Cette propriété est ensuite utilisée pour introduire des sources magnétiques pour les champs de spin élevé. La construction généralise les travaux de Dirac sur le couplage au champ électromagnétique de monopoles magnétiques. Une condition de quantification est également dérivée pour des quantités conservées, qui généralise la condition de quantification de Dirac pour la charge électrique en présence de monopoles magnétiques.<p>La deuxième partie de la thèse est consacrée aux interactions de champs de spin élevé. L'analyse est effectuée dans le formalisme de champs et d'antichamps dévelopé par Batalin et Vilkovsky. Elle repose sur la procédure de déformation de l'équation maîtresse mise au point par Henneaux et Barnich. Les champs étudiés sont les champs de spin deux exotiques (c-à-d différents du graviton) ainsi que les champs de spin trois complètement symétriques. Pour les premiers, il est prouvé que toutes les interactions doivent être abélienne. Il n'y a donc pas d'équivalent de la théorie d'Einstein pour ces champs. Dans le cas des champs de spin trois, plusieurs vertex cohérents au premier ordre sont obtenus.<p><p><br><p><p>In this thesis, we consider two aspects of higher-spin gauge field theories: dualities and interactions.<p>The first aspect is related to the presence of dualities, i.e. 'hidden' symmetries among gauge field theories. Do two higher-spin theories corresponding to different irreducible representations of the Poincaré group have the same physical content. Duality relations were already known at the level of the equations of motion and Bianchi identities, here we prove (in some cases) that these dualities hold also at the level of the action. As a consequence, the dual theories are formally equivalent. For example, in five space-time dimensions the spin-two theory of Pauli and Fierz is dual to the theory of a mixed-symmetry spin-two field written by Curtright. <p><p>In four space-time dimensions the duality exchanges the electric and magnetic degrees of freedom of the field. This property leads us to introduce external magnetic sources for higher-spin fields, thereby generalizing to arbitrary spin the work of Dirac on the coupling of magnetic monopoles to the electromagnetic field. Similarly to the quantization condition on the product of the electric and magnetic charges for electromagnetism, there is a quantization condition on the product of conserved ``electric' and ``magnetic' charges for higher spins.<p><p>The second aspect of higher-spin gauge field theories that is analysed in this thesis is the problem of interactions. Self-interactions of exotic spin-two gauge fields are studied, as well as self-interactions of completely symmetric spin-three fields. This is done in the BRST field-antifield formalism developped by Batalin and Vilkovisky, using the technique of consistent deformations of the master equation proposed by Barnich and Henneaux. <p><p> / Doctorat en sciences, Spécialisation physique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

In this thesis, we study certain non-perturbative aspects of N=1 gauge theories. We show how to compute the expectation values of chiral operators (i.e. those that preserve the anti-chiral supercharges) exactly from a first-principle approach based on the path integral over the microscopic fields. <p><p>The text is divided into two parts. The first one consists of an original introduction to the tools that underlie the researches and results obtained during this thesis. After a general introduction, we present some methods to obtain exact results. Covered topics include instantons, N=2 supersymmetry and localization,N=1 supersymmetry and holomorphy, and finally the Dijgraaf-Vafa matrix model formalism and the perturbative generalized Konishi anomaly equations. These preliminaries were chosen to enlighten the presentation of our results. A brief overview of our results is then. This includes localization in some N=1 gauge theories, its applications to the computation of chiral correlators as well as a non-perturbative discussion of the generalized Konishi equations and of the Dijkgraaf-Vafa glueball superpotential. We insist on the ideas and the results, postponing the details for the second part, which consists of a faithful reproduction of the papers published during this thesis and in which the author has been involved. /<p><p>Dans cette thèse, nous étudions certains aspects non-perturbatifs des théories de jauge supersymétriques N=1. Plus précisemment, nous montrons comment les valeurs moyennes des opérateurs chiraux (qui préservent la moitié des supercharges) dans les vides quantiques peuvent être calculées sans approximations, à partir d'une approche basée sur l'intégrale fonctionnelle sur les champs microscopiques. <p><p>Ce mémoire est divisé en deux parties. La première consiste en une introduction à l'approche microscopique des théories de jauge supersymétriques. Une grande fraction de celle-ci est dédiée à la présentation des concepts et méthodes qui sont à la base du développement de ce formalisme et de nos recherches. Ceci inclut les instantons, la supersymétrie N=2 et la localisation dans l'intégrale fonctionnelle, la supersymétrie N=1 et l'holomorphie, et enfin l'approche de Dijkgraaf-Vafa basée sur un modèle de matrices et les équations d'anomalie généralisées de Konishi. Ensuite, nous présentons le formalisme microscopique et les résultats obtenus durant cette thèse. Nous expliquons comment utiliser la technique de localisation dans certaines théories de jauge N=1 et comment l'appliquer au calcul des valeurs moyennes des opérateurs chiraux. Nous discutons également de façon non-perturbative les équations d'anomalie généralisées de Konishi et le superpotentiel de Dijkgraaf-Vafa. La plupart des résultats exacts connus dans les théories de jauge N=1 sont reproduits, dont la condensation des gluinos et la brisure de la symétrie chirale.<p>Nous insistons sur les idées et les résultats plutôt que sur les détails techniques. Ceux-ci sont décrits dans la seconde partie de ce mémoire, qui consiste en une reproduction fidèle des travaux publiés durant cette thèse. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

In a preamble, a quick summary of the line of thought from Noether's theorems to modern views on conserved charges in gauge theories is attempted. Most of the background material needed for the thesis is set out through a small survey of the literature. Emphasis is put on the concepts more than on the formalism, which is relegated to the appendices.<p><p>The treatment of exact conservation laws in Lagrangian gauge theories constitutes the main axis of the first part of the thesis. The formalism is developed as a self-consistent theory but is inspired by earlier works, mainly by cohomological results, covariant phase space methods and by the Hamiltonian formalism.<p>The thermodynamical properties of black holes, especially the first law, are studied in a general geometrical setting and are worked out for several black objects: black holes, strings and rings. Also, the geometrical and thermodynamical properties of a new family of black holes with closed timelike curves in three dimensions are described.<p><p><p>The second part of the thesis is the natural generalization of the first part to asymptotic analyses. We start with a general construction of covariant phase spaces admitting asymptotically conserved charges. The representation of the asymptotic symmetry algebra by a covariant Poisson bracket among the conserved charges is then defined and is shown to admit generically central extensions. The asymptotic structures of three three-dimensional spacetimes are then studied in detail and the consequences for quantum gravity in three dimensions are discussed. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Pourquoi reste-t-il de la matière dans l’univers ?Depuis la découverte de l’anti-matière, miroir de la matière dont nous sommes constitués et s’annihilant de prime abord parfaitement avec cette dernière, ce mystère stimule l’étude des propriétés communes et distinctes entre particules et anti-particules.<p><p>Dans ce cadre, il a été établi au vu des interactions dites de jauge (en particulier les interactions électrofaibles) que la symétrie intrinsèque entre particules et anti-particules est la combinaison subtile du conjugué de charge (C) et de la parité d’espace (P) :la symétrie CP. Ainsi, un comportement distinct entre matière et anti-matière est caractérisé au niveau fondamental par une violation de CP.<p>D’une part, une telle violation a été mise en évidence expérimentalement dans la désintégration de mesons K et B, où la production de particules dans certains canaux est favorisée. D’autre part, la violation de CP est l’une des conditions requises à la création d’un excès de matière durant l’évolution de l’univers. <p><p>Dans la présente thèse, nous étudions deux aspects de cette asymétrie entre matière et anti-matière.<p>Tout d’abord, un scénario de création d’un excès de matière dans l’évolution de l’univers basé sur la désintégration de neutrinos lourds est étudié. Les récents résultats expérimentaux sur l’existence d’une masse pour les neutrinos rendent très attractif ce scénario. Bien que le schéma général repose uniquement sur les interactions liées à la masse des particules (secteur scalaire), nous le prolongeons ici dans la perspective plus naturelle de l’unification des interactions de jauge, seule motivation complète à l’inclusion de neutrinos lourds dans le spectre des particules. L’inclusion d’interactions de jauge liées aux neutrinos lourds complète ainsi la description. Les résultats tirés sur les paramètres de masse des neutrinos, grandes inconnues de la physique des particules, s’en voient modifiés de manière importante.<p><p>Ensuite, la question de l’origine de la violation de CP est posée. En effet, dans la description standard des interactions faibles, la violation de CP est explicite et résulte uniquement de la liberté pour les couplages de masse (couplages de Yukawa) d’être des nombres complexes. Ainsi, aucune compréhension fondamentale sur la différence de comportement entre particules et anti-particules n’est apportée.<p>Nous proposons dans ce sens une source de violation de CP par la compactification d’une théorie de jauge dans un espace de dimensions étendues. A partir de couplages réels, une valeur classique de la composante supplémentaire des bosons de jauge fournit une masse effective complexe aux fermions. Les conditions de l’obtention d’une violation de CP physique sont alors étudiées. Nous identifions la structure minimale pour rendre compte des interactions électrofaibles tout en incluant une source de violation de CP dans ce contexte. L’unification avec les interactions fortes est alors établie dans une structure qui apporte une lumière différente sur les schémas d’unification usuels.<p> / Doctorat en sciences, Spécialisation physique / info:eu-repo/semantics/nonPublished