Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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Cette thèse concerne deux sujets différents: une étude d'une classe de modèles matriciels qui sont pertinents pour l'holographie, et le calcul d'observables dans une théorie superconforme N = 2 grâce à la technique de la localisation supersymétrique. Le premier sujet traite de modèles matriciels avec symétrie U(N)xO(D) qui ont été introduits récemment. Dans ces modèles, appelés modèles de matrices-vecteurs, il a été montré qu'il est possible de définir une limite de grand D qui conduit à un développement en diagrammes planaires resommable. De plus, ils contiennent des champs et des symétries inspirés de la théorie des cordes et il a été montré qu'un de ces modèles présente les mêmes propriétés physiques que le modèle SYK, dont la connexion avec l'holographie est bien connue. Dans cettethèse, l'étude de ces modèles matriciels est étendue en considérant plusieurs généralisations de la littérature existante. L'étude de modèles avec des termes d'interaction multi-traces et avec une symétrie réduite, et le calcul des observables multi-traces, sont considerés. De plus, plusieurs problèmes concernant la construction de modèles sont pris en considération. Enfin, une analyse approfondie des modèles de matrices-vecteurs fermioniques avec des termes d'interaction quartique est effectuée. Dans le cadre de la localisation supersymétrique, la seconde partie de la thèse se concentre sur le calcul des observables dans la QCD superconforme N = 2 (SCQCD) en 4 dimensions avec symétrie de jauge SU(N). Pour commencer, les résultats connus concernant le calcul de corrélateurs d'opérateurs chiraux et les valeurs moyennes de boucles de Wilson circulaires en utilisant la technique de la localisation supersymétrique sont présentés. La contribution originale de cette partie concerne le calcul de corrélateurs entre opérateurs chiraux et boucles de Wilson circulaires. Le calcul est organisé comme suit: d'abord, les observables sont calculées à travers le modèle matriciel résultant de la procédure de localisation. Ensuite, les résultats du modèle matriciel sont testés par rapport au calcul utilisant la théorie quntique des champs perturbative. Ce calcul esteffectué en prenant la différence entre l'observable calculée dans N = 2 SCQCD et la même observable calculée dans N = 4 super Yang-Mills. Ceci réduit considérablement le nombre de diagrammes de Feynman qui contribuent au corrélateur, ce qui permet d'effectuer des contrôles perturbatifs jusqu'à deux boucles. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Dans cette thèse, nous étudions la structure asymptotique de la gravité à trois dimensions d’espace-temps avec et sans constante cosmologique.La première partie de la thèse présente en détails les propriétés fondamentales de la gravité à trois dimensions pour des espaces à constante cosmologique négative, ou espaces de types Anti-de Sitter (AdS). Nous introduisons le formalisme de Chern-Simons pour la gravité en utilisant la formulation dite du premier ordre pour cette dernière. Nous présentons également les conditions aux bords dites de Brown-Henneaux et le calcul associé de l’algèbre des charges de surface. Enfin, nous décrivons les étapes de la réduction du modèle de Chern-Simons à un modèle de Wess-Zumino-Witten puis à celui d’une théorie de Liouville. La relevance de cette théorie dans le calcul microscopique de l’entropie d’un trou noir à trois dimensions est également discutée.La seconde partie de la thèse contient les contributions originales. Tout d’abord, nous étendons l’analyse de la dynamique asymptotique de la supergravité à trois dimensions au cas d’une constante cosmologique nulle. Nous montrons que l’algèbre des charges de surface associée est une extension supersymétrique de l’algèbre BMS, et construisons la théorie bidimensionnelle située au bord de l’espace-temps qui possède cette symétrie. Le second résultat est l’obtention d’une symétrie de dimension infinie au voisinage de l’horizon d’événements d’un trou noir tridimensionnel non extrême. Troisièmement, nous discutions le cas d’une constante cosmologique positive et montrons l’existence d’une théorie de Liouville euclidienne duale à la gravité d’Einstein avec des conditions aux bords de Dirichlet dans le patch statique. Enfin, nous explorons un autre cadre dans lequel des symétries de dimension infinie apparaissent pour des espaces temps qui non sont pas du type Anti-de Sitter. Nous considérons pour cela des déformations de ces derniers, connus sous le nom d’espaces-temps Warped Anti-de Sitter. Nous montrons que ces déformations admettent une algèbre de surface donnée par une somme semi-direct entre une algèbre de Virasoro et une algèbre affine de Kac-Moody, avec extensions centrales non nulles. Nous montrons que les configurations du trou noir hôte des espaces-temps Warped s’organisent en termes de deux algèbres de Virasoro. Nous identifions les générateurs associés qui décrivent les représentations de la théorie duale et, en appliquant une formule de Cardy, nous prouvons qu’un calcul microscopique reproduit correctement l’entropie de ces trous noirs. Nous étendons ce résultat à des conditions aux bords plus générales qui incluent de nouvelles solutions associés à des degrés de liberté locaux, des gravitons massifs contenus dans le volume d’espace-temps. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Cette thèse se concentre sur des aspects de dualités holographiques reliant une théorie gravitationnelle en trois dimensions à une théorie des champs sur le bord de cette espace, c'est-à-dire en dimensions deux. Dans le premier chapitre, nous passons en revue diverses méthodes, utilisées tout au long de la thèse, pour calculer des quantités conservées en théorie de jauge et plus particulièrement en gravitation. Ensuite, dans le deuxième chapitre, nous rappelons le cas d'école des espaces-temps localement anti-de Sitter (AdS) à trois dimensions et de leur théorie duale, les théories des champs conformes en deux dimensions. Les chapitres trois et quatre sont dédiés à la présentation d'espaces-temps non-AdS considérés dans cette thèse et de la dualité dans laquelle ils sont impliqués. Le premier s'intéresse aux espace-temps warped AdS, qui peuvent être vus comme une déformation d'AdS. Leur théorie des champs duale serait une théorie des champs conforme warped. Le second se concentre sur des solutions cosmologiques, localement plates, qui seraient duales à des théories des champs invariantes sous le groupe BMS$_3$ (groupe de symétrie des espaces asymptotiquement plats). Dans le chapitre cinq, nous révisons des notions de thermodynamique que nous utiliserons pour discuter des transitions de phase entre deux géométries appartenant au même espace des phases. Par exemple, entre l'espaces-temps AdS thermique et le trou noir localement AdS. La partie originale de la thèse traite d'abord des solutions maximalement symétriques dans n'importe quelle théorie invariante sous difféomorphisme. Nous prouvons que le calcul d'entropie gravitationnel est reproduit par le comptage asymptotique d'états dans la théorie duale. Ce travail est étendu au cas des espaces-temps warped. Nous montrons également que leur entropie du bulk et du bord sont en correspondance et ce pour toutes théories de gravitation. Ceci constitue une vérification non triviale des correspondances holographiques. Nous étudions aussi leurs transitions de phase. Finalement, nous posons les premières pierres d'une nouvelle correspondance holographique, impliquant une corde noire, en trouvant un ensemble de conditions au bord cohérent. Nous discutons également la thermodynamique des cordes noires. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

This thesis is devoted to various questions connected with duality. It is composed of two parts.The first part discusses some aspects of timelike T-duality. We explore the possibility of compactification of supergravity theories with various signatures(low energy limit of M-theories which are dual under timelike T-dualities) on parallelizable internal seven dimensional (pseudo-)spheres. We show that, beside the standard theory, only one of the dual theories known as M'-theory can admit such a solution. The effective four dimensional theory is non-supersymmetric and due to the presence of torsion the symmetry of seven dimensional (pseudo-)sphere breaks down to Spin(3, 4). In the second part, in an attempt to have a systematic discussion of gaugings in supergravity, we show the isomorphism between the space of local deformations of the appropriate zero coupling limit of the embedding tensor Lagrangian and that of the second-order scalar-vector Lagrangian, describing the bosonic sector of supergravity ignoring gravity, in a chosen duality frame determined by embedding tensors. We analyze the BV-BRST deformation of a class of scalar-vector coupled Lagrangians, which contains supergravity Lagrangians as examples, and find a set of constraints that guarantee the consistency of the deformations of the Lagrangians. We show in principle that for a large class of theories considered in this thesis, the only deformations are those of the Yang-Mills type associated with a subgroup of the rigid symmetries. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

This thesis deals with two classes of space-time symmetries: emergent symmetries in the near-horizon region of rapidly rotating Kerr black holes and residual gauge symmetries. The main aim of the thesis is to investigate consequences and effects of these symmetries on black holes and gravitational radiation. The first class of symmetries is exploited to address questions of astrophysical relevance for force-free magnetospheres, thin accretion discs, and strong magnetic fields around Kerr black holes. We investigate how the dynamics of electromagnetic and matter fields is constrained by global conformal symmetries of the near-horizon geometry. In the context of force-free electrodynamics, we find exact solutions and classify them according to the highest weight representation of the isometry group. We introduce novel criteria to distinguish physical solutions and deduce bounds on conformal weights of electromagnetic fields. For thin accretion discs, within the Novikov-Thorne model, new properties arise in the high spin regime of the Kerr black hole. We find a novel self-similar solution and we explain the critical behaviour of the observables by symmetry arguments. Afterwards, we study an exact analytic solution to the Einstein-Maxwell theory. It describes a black hole immersed in a strong magnetic field and it shares the same near-horizon geometry of extreme Kerr black holes. We compute its total conserved mass by means of the covariant phase space formalism and study its thermodynamics. The second class of symmetries is considered in order to provide a new definition of gravitational multipole moments by means of Noether charges and by adopting the covariant phase space formalism. We show that such a definition in terms of Noether charges reproduces multipole moments in General Relativity. We propose to apply it to an arbitrary generally covariant metric theory of gravity. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

The essential cellular functions of the mitochondrion require the exchange of a wide variety of molecules across its two membranes, which is carried out by different membrane proteins.The Voltage-Dependent Anion Channel (VDAC) located in the mitochondrial outer membrane (MOM) is responsible for the passage of various ions and small molecules to and from the intermembrane space. It is also involved in the regulation of cellular processes through its interactions with lipids or other proteins.At the MOM level, we studied the transport, through VDAC, of small inorganic ions and of thiamine pyrophosphate (TPP), an essential cofactor. Using different simulation methods such as Brownian dynamics (BD), All-Atom (AA) molecular dynamics (MD) and Coarse-Grained (CG) MD, we investigated the effect of two factors on the regulation of VDAC ion selectivity: ionic strength and membrane lipid composition. All simulation types show that VDAC becomes less selective towards anions with increasing salt concentration. The simulations further suggest that the selectivity mechanism occurs due to the filtering of some basic residues that point into the pore lumen. Furthermore, MD simulations show that the lipid composition of the membrane modulates the distribution of ions inside VDAC. In a comparison of POPE versus POPC bilayer, this regulation occurs through the more persistent interactions of some acidic residues located on both edges of the β-barrel with POPE head groups which, in turn, alters the electrostatic potential in the lumen which consequently affects the pore selectivity. CG MD simulations show that this mechanism also occurs in a mixed POPE/POPC bilayer by an enrichment of POPE on VDAC surface.In order to simulate the transport of the TPP, force field parameters have been developed and validated. Simulations of the translocation of TPP through VDAC show analogies with the mechanism used by other previously studied metabolites, in particular with ATP. At the mitochondrial inner membrane level, the mechanism of TPP transport by the specific thiamine pyrophosphate transporter (TPPT) shows significant similarities with the mechanism proposed for other members of the mitochondrial carrier family to which TPPT belongs. They mainly are the energetics arising from the alternating formation and disruption of two salt bridge networks, one on the matrix side and the other on the cytosolic side, and the interactions, of an ionic nature, formed by TPP during its binding in TPPT central cavity. Furthermore, the energy contribution provided by the cytosolic network establishes a weaker barrier than that of the matrix network, which may support the hypothesis of a uniport activity of TPPT. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La version quantique de la théorie de Marcus et Rice fut appliquée au calcul de la constante de vitesse de deuxième ordre et de 1'énergie critique des décompositions monomoléculaires à basse pression du chlorure de méthyle, du peroxyde d'hydrogène et du chlorure de nitrosyle; nous l'avons également appliquée au calcul de l'énergie d'activation de la décomposition de l'azomé- thane à basse pression. Le choix des degrés de liberté actifs, i.e. des degrés de liberté qui participent au transfert d'énergie intramoléculaire, a été basé sur des arguments raisonnés, ce qui nous a conduit à considérer toutes les vibrations et les rotations internes comme actives. Lorsque la molécule est du genre toupie symétrique, il faut également considérer une rotation externe comme active. Dans ce dernier cas, nous avons étudié l'effet de la conservation du moment angulaire total et un facteur de correction approprié a été incorporé dans la constante de vitesse calculée. La constante de vitesse théorique a également été corrigée pour tenir compte de 1'anharmonicité des vibrations moléculaires. Nous avons comparé les méthodes de Haarhoff et des polynômes généralisés de Bernoulli pour le calcul de la densité des niveaux énergétiques. Pour les trois molécules, CH^Cl, HgCL et N0C1, les résultats obtenus sont en bon accord avec les résultats expérimentaux et l'effet de 1'anharmonicité a été trouvée minime. Reste à vérifier expérimentalement la valeur obtenue pour 1'énergie d'activation de la décomposition de 1'azométhane à basse pression. / Montréal Trigonix inc. 2018