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Until now the quantum field theory (QFT) that successfully describes the electric, weak and strong interactions (three out of the four fundamental forces) between particles is the Standard Model, but it omits gravity. The prime candidate for a quantum theory of gravity is string theory. However, recent developments in string theory suggest that a portion of the alternative quantum field theories that are being considered, are incompatible with gravity. In 2005, this led string theorists to outline the conditions an effective field theory (EFT) should satisfy in order to be consistent with a quantum theory of gravity. These conditions are the ones that separate the so-called landscape from the swampland. An EFT that satisfies these conditions is said to reside in the landscape, while EFTs that do not satisfy these conditions belong to the swampland. This mapping out of EFTs to the swampland gives rise to a number of predictions that are related to the physics of the Early universe and the nature of dark energy. The de Sitter conjecture and the Trans-Planckian censorship conjecture are some of these conditions and will be the main focus of this thesis. The main purpose behind this work is to gain a deep understanding of each criterium, as well as unravel their implications and predictions related to the dynamics of the Early Universe. We do this by writing a pedagogical introduction of the topic and by introducing some possible alternative to the inflationary scenario, cosmologies that seem to be consistent with the aforementioned constraints.

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Die am LHC gewonnen Ergebnisse stimmen überwiegend mit den Vorhersagen des Standardmodells der Teilchenphysik (SM) überein, doch die Notwendigkeit von Physik jenseits des Standardmodells (BSM) bleibt. Allerdings führt kein klarer Weg zu einem Nachfolger des Standardmodells. In dieser Arbeit wird daher ein allgemeines theoretisches Werkzeug für die Erforschung der Grenzen des SM verwendet: die Effektiven Feldtheorien (EFTs). In dieser Arbeit wird die Standard Model Effective Field Theory (SMEFT) benutzt, um das Potential des zukünftigen Hadronenbeschleunigers FCC-hh zu beurteilen. Hierfür wird der Vh-Produktionsprozess untersucht. Die Sensitivität dieser Kanäle wird durch die Messung von doppelt differenziellen Wirkungsquerschnitten möglich. Die Abwesenheit von Eich-Anomalien ist nötig, um die Konsistenz einer Quantenfeldtheorie zu bewahren. Es wird gezeigt, dass die SMEFT bis zur Massendimension 6 für beliebige Werte seiner WCs frei von aus Dreiecks-Anomalien stammenden Eich-Anomalien ist. Die bosonischen EFT-Techniken werden auch benutzt, um die Beziehung zwischen gemischten globalen Eich-Anomalien und Axion-Kopplungen zu Vektorbosonen in Axion-EFTs zu analysieren. Es ergibt sich, dass diese in keiner Beziehung zueinander stehen, wenn schwere chirale Fermionen ausintegriert werden. Dieser Fakt verknüpft Axion-EFTs mit chiralen Erweiterungen des Standardmodells. Für nichtabelsche Eichbosonen werden IR-Summenregeln gefunden, deren Verletzung die Anwesenheit chiraler Felder im UV-Bereich anzeigen. Es wird eine minimale Erweiterung des Standardmodells als Beispiel studiert. Letztlich wird gezeigt, wie alte Formalismen zu neuen Einsichten führen können. Helizitäts-Spinoren und Streuamplituden werden eingeführt und es wird diskutiert, wie sie die Berechnung der Amplituden erleichtern und inwiefern sie eine Alternative zu EFTs darstellen. Die VVh- und VVhh-Amplituden werden studiert und ihre Hoch-Energie-Grenzwerte einschließlich verschiedener BSM-Beiträge berechnet. / The results obtained at the LHC agree well with the predictions of the Standard Model of particle physics (SM). However, the need for Beyond the Standard Model (BSM) physics remains. But there is no clear path towards a successor for the SM. Hence, we must prepare the tools needed to explore the frontiers of physics thoroughly. In this work, we study one of the main theoretical tools that can be used for such an exploration, Effective Field Theories (EFTs). We use the Standard Model Effective Field Theory (SMEFT) to study the Vh production process at FCC-hh, assessing the discovery potential of that future collider. The sensitivity to BSM effects is improved via the measurement of doubly-differential cross-sections. We also study the relation between EFTs and anomalies. The absence of gauge anomalies is required to preserve the consistency of a Quantum Field Theory. We prove that SMEFT at dimension 6 is free from gauge anomalies coming from triangle diagrams for any value of its WCs. Then, we analyse the relationship in axion EFTs between mixed global-gauge anomalies and axion couplings to vector bosons. They turn out to be unrelated when heavy chiral fermions are integrated out, linking axion EFTs to chiral extensions of the SM. We find IR sum rules whose violation indicate the presence of chiral fields in the UV. We show and study a minimal phenomenologically relevant model as an example. Finally, we explore how revisiting old formalisms can lead to new insights. We introduce the helicity spinor and scattering amplitudes formalisms and show how they facilitate the computation of cross sections and discuss how they constitute an alternative to EFTs as a parametrisation of BSM effects. We study the VVh and VVhh amplitudes, of which we compute the high-energy limit including different BSM contributions.

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L’existence de physique au-delà du modèle standard semble de plus en plus évidente, notamment en raison d’observations d’anomalies dans plusieurs phénomènes. De plus, certains phénomènes tels que la matière noire, la gravité et l’asymétrie baryonique dans l’univers sont inexpliqués. Ce mémoire s’intéresse à la recherche de nouvelle physique à basse énergie par l’approche des EFT et se penche sur les prédictions à basse énergie d’une EFT en particulier : la SMEFT. Le premier article présenté s’intéresse aux anomalies présentes dans les données expérimentales liées aux mésons B et teste les prédictions de la SMEFT pour la désintégration b → cτν jusqu’à la dimension massive 6. Le but est de vérifier si la symétrie du modèle standard, soit SU(3)_C × SU(2)_L × U(1)_Y, est réalisée linéairement à haute énergie par la nouvelle physique. Le deuxième article détermine les relations de correspondance entre les opérateurs LEFT jusqu’à la dimension massive 6 et les opérateurs SMEFT jusqu’à la dimension massive 8. / The existence of physics beyond the Standard Model seems more and more obvious, partially because of observations of anomalies in many phenomena. Moreover, some phenomena such as dark matter, gravity and the baryon asymmetry in the universe are unexplained. This thesis addresses the search of New Physics at low energies using the EFT approach and looks into the predictions of low-energy predictions of one EFT in particular: SMEFT. The first paper presented addresses anomalies present in experimental data related to B mesons and tests the predictions of SMEFT for b → cτν decays up to mass dimension 6. The goal is to check if the Standard Model symmetry, being SU(3)_C × SU(2)_L × U(1)_Y, is linearly realized at high energy by the New Physics. The second paper determines the matching conditions between LEFT operators up to mass dimension 6 and SMEFT operators up to mass dimension 8.

Eine zusammenfassende Übersicht über die Formulierung der chiralen Störungstheorie (ChPT) für die Gitter Quantenchromodynamik (QCD) ist gegeben. Wir beginnen mit kurzen Zusammenfassungen der chiralen Störungstheorie für die Kontinuum-QCD sowie Symanziks effektiver Theorie für die Gitter-QCD. Anschließend wird die Formulierung der ChPT für die Gitter-QCD behandelt. Nach einem weiteren Kapitel über partial quenching und Theorien mit gemischten Wirkungen werden konkrete Anwendungen diskutiert: Wilson ChPT, staggered ChPT sowie Wilson ChPT mit einem chiral verdrehten Massenterm. Die folgenden Kapitel behandeln das Epsilonregime mit Wilsonfermionen sowie ausgewählte Resultate für ChPT mit gemischten Wirkungen. Den Abschluß bildet die Formulierung der chiralen Störungstheorie für schwere Vektormesonen mit Wilsonfermionen. / The formulation of chiral perturbation theory (ChPT) for lattice Quantum Chromodynamics (QCD) is reviewed. We start with brief summaries of ChPT for continuum QCD as well as the Symanzik effective theory for lattice QCD. We then review the formulation of ChPT for lattice QCD. After an additional chapter on partial quenching and mixed action theories various concrete applications are discussed: Wilson ChPT, staggered ChPT and Wilson ChPT with a twisted mass term. The remaining chapters deal with the epsilon regime with Wilson fermions and selected results in mixed action ChPT. Finally, the formulation of heavy vector meson ChPT with Wilson fermions is discussed.

Dans ma thèse, j’ai travaillé sur les modèles de fils en ferromagnétisme. J’ai obtenu les résultats suivants :- Existence de solutions très régulières pour les équations de Landau-Lifschitz en dimension 3.- Stabilité de profils de murs avec critère optimal de stabilité pour un fil soumis à un champ magnétique.- Stabilité de profils de murs pour un fil soumis à un courant électrique, dans le cas d’un fil à section circulaire et dans le cas d’un fil à section ellipsoïdale. - Justification des modèles monodimensionnels de fils. / In my thesis, I worked on models of wires in ferromagnetism. I got the following results:- Existence of very regular solutions for Landau-Lifschitz equations in dimension 3.- Optimal stability criterion for a wall in a ferromagnetic wire in a magnetic field.-Stability of walls in a ferromagnetic wire subjected to an electric current, in the case of a round wire and in the case of an ellipsoidal cross-section wire.- Justification of one-dimensional wires models.