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Physique théorique mathématique [Mathematical Physics of Fundamental Interactions] (PTM)
Faculté des Sciences - Physique (unité ULB150)

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L'unité de recherche s'intéresse à la description théorique et mathématique des interactions fondamentales. En particulier on s'intéresse à la théorie d'Einstein de la gravitation (par exemple les trous noirs et la cosmologie théorique), à ses extensions possibles en des dimensions différentes de quatre, jusqu'à l'étude d'une théorie cohérente de gravitation quantique. Cet effort mène tout naturellement à des modèles d'unification, tels que la théorie des cordes, où toutes les interactions sont unifiées. On est aussi portés à utiliser et à approfondir des techniques en théorie quantique des champs (par exemple, renormalisation et anomalies) et en supersymétrie. Un autre problème d'actualité est celui des aspects non perturbatifs des théories de jauge (supersymétriques ou pas), qui devraient expliquer par exemple l'origine de la masse et le confinement en QCD. [The research unit is interested in the theoretical and mathematical description of the fundamental interactions. In particular we are interested in Einstein's theory of gravity (e.g. black holes and theoretical cosmology), in its possible extensions to dimensions different than four, and eventually in the study of a consistent theory of quantum gravity. These efforts lead naturally to models such as string theory, where all interaction are unified. We are also brought to utilize and develop techniques in quantum field theory (e.g. renormalization and anomalies) and in supersymmetry. Another problem is the one of non perturbative aspects of gauge theories (supersymmtric or not), which should explain the origin of mass and confinement in QCD.]
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coordonnées

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responsables

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Glenn BARNICH Riccardo ARGURIO Andrés COLLINUCCI Geoffrey COMPERE Frank FERRARI Prof. Marc HENNEAUX

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composition

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Andrea CAMPOLEONI David CHOW Eduardo CONDE PENA Ignacio CORTESE MOMBELLI Sophie DE BUYL Laura DONNAY Marco FAZZI Davide FORCELLA Sergio HÖRTNER Manuela KULAXIZI Pierre-Henry LAMBERT Gustavo LUCENA GOMEZ Pujian MAO Micha MOSKOVIC Daniele MUSSO Blagoje OBLAK Christoffer PETERSSON Rakibur RAHMAN Diego REDIGOLO Antonin ROVAI Waldemar SCHULGIN

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projets

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Unification des interactions fondamentales, quantification du champ de gravitation, théorie des cordes [Unification of Fundamental Interactions, Quantum Gravity, String Theory]
Les meilleures perspectives de succès pour quantifier la relativité générale reposent sur la construction de modèles unifiant l'interaction gravitationnelle aux autres interactions fondamentales, puisque le comportement quantique de ces dernières est mieux contrôlé. Un candidat très populaire est fourni par la théorie des cordes. Le projet N° 1 se situe dans ce cadre de recherches. [In spite of many attempts, there exists no mathematically consistent quantum theory of the gravitational field. String theory offers the best hope for solving this problem. Work towards a better understanding of quantum gravity is being pursued.]
Structure algébrique des théories possédant une invariance de jauge, symétrie BRST [Algebric Structure of Gauge theories, BRST symetry]
Le concept de symétrie joue un rôle essentiel dans la formulation des modèles d'unification déjà construits et constitue également le principal guide dans la recherche de nouveaux modèles. Il est donc important de mieux comprendre d'un point de vue théorique la signification physique et la structure algébrique des symétries à la base de la description des interactions fondamentales, ce que développe le projet N°2. [Gauge symmetries play a crucial rôle in the formulation of models describing the fundamental interactions. It is planned to pursue the theoretical analysis of the algebraic structure of gauge symmetries through the powerful approach of BRST theory ]
Trous noirs [Black holes]
L' évolution des trous noirs soulève un certain nombre de paradoxes dont la résolution devrait faire avancer le problème de la quantification du champ de gravitation. Ces paradoxes apparaissent déjà dans le modèle de la gravitation à trois dimensions, dont la dynamique est beaucoup plus simple. Le projet N°3 poursuit l'analyse des trous noirs à trois et quatre dimensions. [Black holes raise a number of issues whose resolution will probably shed important light on quantum gravity . These issues arise already in the simpler context of three- dimensional gravity. The third project pursues the analysis of black hole physics, both in three and four dimensions. ]
Supersymétrie et aspects non-perturbatifs des théories de jauge [Supersymmetry and non-perturbative aspects of gauge theories]
La supersymétrie apparait comme un élément très important dans les théories d'unification des interactions fondamentales. De plus, la supersymétrie appliquée aux théories de jauge permet d'en étudier certains aspects comme la dynamique non-perturbative et les effets de couplage fort, tels que le confinement et la génération dynamique d'une échelle de masse. Enfin, certaines théories de jauge sont ''holographiquement'' duale de théories de cordes. [Supersymmetry appears to be a crucial element in theories which unify the fundamental interactions. Moreover, when applied to gauge theories, supersymmetry allows to study their non-perturbative and strong coupling aspects, such as confinement and the dynamical generation of a mass gap. Lastly, some gauge theories are ''holographically'' dual to string theories.]

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theses

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Closset C., ''Studies of fractional D-branes in the gauge/gravity correspondence & flavored Chern-Simons quivers for M2-branes.'' Directeur: R. Argurio, 2010
Jamsin E. ''Hidden symmetries and black holes in supergravity.'' Directeur: M. Henneaux, 2010
Persson, D. ''Arithmetic and Hyperbolic Structures in String Theory'' - Directeur : M. Henneaux, 2009
Wens, V. ''Of N=1 supersymmetric gauge theories and localization'' Directeur : F. Ferrari, 2009
Tabti, N. ''Kac-Moody algebraic structures in Supergravity theories'' Directeur: L. Houart, 2009
Bouatta N. (8 août 2008) ''String field theory, non-commutativity and higher spins''. Dir.: G. Barnich, 2008
Compere G. (10 mai 2007)''Symmetries and conservation laws in Lagrangian gauge theories with applications to the Mechanics of black holes and to Gravity in three dimensions'' Dir.: G. Barnich, 2007
Cnockaert S. (5 mai 2006), ''Higher spin gauge field theories. Aspects of duality and interactions.''Directeur : M. Henneaux, 2006
de Buyl S. (15 juin 2006), ''Kac-Moody Algebras in M-theory.''Directeur : M. Henneaux, 2006
Boulanger N. (9 septembre 2003), ''Algebraic aspects of gravity and higher spin gauge fields.''Directeur : M.Henneaux, 2003
Bekaert X. (11 septembre 2002), ''Issues in electric-magnetic duality.''Directeur: M. Henneaux, 2002
Barkallil A. (31 octobre 2002), ''Results on local BRST cohomology of vector gauge theories for non reductive Lie algebras.''Directeur: M. Henneaux, 2002
Bautier K. (23 novembre 2001), ''Dynamics at infinity in anti-de-Sitter gravity''.Directeur: M. Henneaux, 2001
Barnich, G. ''Classical and quantum aspects of the extended antifield formalism'', Physique théorique et mathématique, ULB, Bruxelles (Thèse d'agrégation), 2000
Knaepen,B. ''Cohomologie BRST locale des théories de p-formes'', Dir. Prof. M. Henneaux, Service de Physique théorique et mathématique, ULB, Bruxelles. - LPGD, 1999
Wilch, A. ''Rigid symmetries, geometry and the antifield formalism'', Dir. Prof. M. Henneaux, Physique théorique et mathématique, ULB, Bruxelles. - LPGD, 1999
Coussaert, O. ''Gravitation à 2+1 dimensions: propriétés supersymétriques des trous noirs et dynamique asymptotique'', Dir. Prof. M. Henneaux, Service de physique théorique et mathématique, ULB, Bruxelles.- LPGD, 1997
Barnich, G., ''Local BRST Cohomology in Yang-Mills Theory'' - LPGD, 1995
Grégoire, P., ''La transformation BRST-anti-BRST'' - LPGD, 1993
Dresse, A., ''Polynomial Poisson Structures and Dummy Variables in Computer ALgebra'' - LPGD, 1993
Fisch, J., ''Sur le Formalisme BRST des Antichamps et de l'Anticrochet de Batalin et Vilkovisky et ses Applications'' - LPGD, 1990

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collaborations

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Institute for Advanced study, School of Natural Sciences, Princeton, Etats-Unis (USA)
Centro de Estudios Cientificos de Santiago, Santiago, Chili
Université de Paris VI (Jussieu), LPTHE, Paris, France
Université de Paris-Sud (Orsay), LPTHE, Paris, France
Steclov Mathematical Institute, Moscou, RUSSIE (FED. DE)
Université de Barcelone, Département de Physique Théorique, Barcelone, Espagne
UNAM, Physique Théorique, Mexico, Mexique
Université de Buenos-Aires, IAFE, Bueno-Aires, Argentine
Université de Craiova, Physique Théorique, Craiova, Roumanie
NIKHEF, Amsterdam, Pays-Bas
Brandeis University, Department of Theoretical Physics, Brandeis, Etats-Unis (USA)
Penn State University, Center for Geometry and Gravity, Pennsylvanie, Etats-Unis (USA)
Imperial College, Theoretical Physics, London, Grande-Bretagne
Universite du Chili, Department of Mathematics, Santiago, Chili
Université de Turin, Physique Théorique, Turin, Italie
University of Texas at Austin, Theory Group, Austin, Etats-Unis (USA)
University of North Carolina at Chapel Hill, Mathematics Department, North Carolina, Etats-Unis (USA)
Université de l'Etat, Service de Mécanique et Relativité Générale, Mons, Belgique
Université de Liège, Institut d'Astrophysique, Liège, Belgique

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prix

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Prix scientifique Louis Empain (Déc. 1989) - Marc HENNEAUX
Bourse Fulbright
Prix Francqui 2000 - Marc HENNEAUX
Chaire Francqui au titre belge - VUB - année académique 2002-2003

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mots clés compréhensibles déclarés

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théorie de jauge théorie des cordes trous noirs

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disciplines et mots clés déclarés

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Physique des particules élémentaires Physique théorique et mathématique Théorie quantique des champs
effet Hawking effondrement gravitationnel gravitation quantique horizons supersymétrie symétrie BRST théorie de jauge théorie des cordes théories de jauge trous noirs unification des interactions fondamentales

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