Hunting modifications of gravity

: from the lab to cosmology via compact objects

Résumé

Dans le cadre de la cosmologie moderne, des modifications de la
théorie d’Einstein ont été étudiées pour expliquer l’inflation primordiale et
l’accélération actuelle de l’expansion de l’Univers. Pourvu que ces modèles
de gravitation modifiée soient bien posés théoriquement, ils sont confrontés
aux observations, non seulement en cosmologie, mais aussi en laboratoire
et dans le Système Solaire ainsi qu’en astrophysique. Nous étudions dans
cette thèse les prédictions de quelques sous-classes de la théorie d’Horndeski
à différentes échelles.

Ces théories font en général appel à des mécanismes
d’écrantage afin de modéliser des interactions à longue portée tout en étant
conformes aux contraintes observationnelles aux échelles locales. Parmi
ces mécanismes d’écrantage, le caméléon a été récemment testé en laboratoire grâce à l’interférométrie atomique. Des simulations numériques
de cette expérience sont développées dans cette thèse afin de raffiner les
prédictions dérivées analytiquement.

Aux échelles astrophysiques, la théorie
d’Horndeski prévoit une variation du couplage gravitationnel à l’intérieur
des objets compacts. Nous nous attardons dans cette thèse sur la ’Higgs
inflation’ en particulier. Nous discutons les variations de la valeur moyenne
dans le vide du champ de Higgs prédites par ce modèle afin d’établir si
celles-ci sont détectables dans des objets astrophysiques.

Finalement, nous
étudions une sous-classe du modèle du ’Galileon covariant’, le modèle des
’Fab Four’, qui fait appel au mécanisme d’écrantage de Vainshtein pour
passer les contraintes locales. Nous analysons si le modèle des ’Fab Four’
peut donner lieu à une phase d’inflation conforme aux observations. Nous
étudions également les prédictions de ce dernier modèle aux échelles astrophysiques, en particulier dans les étoiles à neutron et le Système Solaire, et
mettont en évidence les déviations du couplage gravitationnel prédites par
les ’Fab Four’.

la date de réponse	7 oct. 2016
langue originale	Anglais
L'institution diplômante	Universite de Namur
Superviseur	Andre Fuzfa (Promoteur), Christophe Ringeval (Copromoteur), Anne Lemaitre (Président), Ruth Dürrer (Jury) & David F. Mota (Jury)