Electric and magnetic aspects of gravitational theories

Cette thèse se consacre premièrement à certains aspects de la définition de charges conservées en relativité générale pour les espaces asymptotiquement plats à l’infini spatial. À l’aide de la dualité gravitationnelle, présente au niveau linéarisé, on étudie également l’existence de charges topologiques, magnétiques, ainsi que leurs contributions aux superalgèbres dans les théories de supergravité N = 1 et N = 2 à quatre dimensions. La thèse est divisée en trois parties.Dans la première partie, les espaces asymptotiquement plats à l’infini spatial sont décrits à l’aide d’une généralisation de la métrique de type Beig-Schmidt. La construction de charges à partir de l’étude des équations du mouvement et de la classification de tenseurs symétriques et de divergences nulles nous permet de démontrer l’unicité des charges de Poincaré pour l’ansatz non-généralisé en présence de conditions de parité. L’équivalence des charges de Ashtekar- Hansen et Mann-Marolf est ainsi revisitée. Dans le cas d’un ansatz généralisé, une régulation de la forme symplectique divergente, à l’aide de contre-termes rajoutés à l’action de Mann-Marolf, nous donne la possibilité de considérer un espace des phases sans conditions de parité, tout en gardant un principe variationnel bien défini. Le groupe asymptotique comprend alors, en plus des charges de Poincaré où les charges de Lorentz ne sont plus asymptotiquement linéaires, des charges non-triviales associées aux supertranslations et aux transformations logarithmiques.Dans la deuxième partie, on étudie la dualité gravitationnelle et la définition de charges magnétiques en gravitation linéarisée. On revisite la dualité et on montre qu’une dualisation sur les indices de Lorentz facilite la compréhension de celle-ci. Les dix charges de Poincaré ainsi que leurs duales magnétiques sont alors exprimées en termes d’intégrales de surface. Nous illustrons ensuite nos résultats à travers l’étude des sources de certaines solutions électriques et de leur duales magnétiques. Les solutions électriques envisagées sont :les trous noirs de type Schwarzschild et de type Kerr ainsi que les ondes de chocs de type pp.Dans la dernière partie, on établit la supersymétrie des espaces de type Taub-NUT lorentzien chargés électriquement et magnétiquement dans la supergravité N = 2. Motivé par l’existence d’une égalité BPS, on entreprend alors une recherche sur l’inclusion de la charge NUT dans l’algèbre de supersymétrie. Grâce à une complexification de la forme de Witten-Nester, cette contribution de la charge NUT à la superalgèbre est comprise comme une déformation topologique, symétrique, au crochet antisymétrique des super-charges. Ce résultat est alors appliqué à la superalgèbre N = 1 à travers l’étude des ondes de chocs de type pp.
Doctorat en Sciences
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