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The Quantum Gravity Imprint: New Guiding Principles at Low Energies

Description du projet

Unifier les théories effectives des champs avec la gravité quantique à hautes énergies

La physique quantique et la théorie de la relativité générale d’Einstein sont les deux principaux piliers qui sous-tendent une grande partie de la physique moderne. Les théories quantiques des champs ordinaires, qui combinent la théorie classique des champs, la relativité restreinte et la mécanique quantique, constituent une excellente approximation lorsqu’il s’agit de décrire le comportement de particules microscopiques dans des champs gravitationnels faibles. Cependant, à des énergies élevées, toutes les théories quantiques des champs ne peuvent pas être couplées de manière cohérente à la gravité au niveau quantique, à moins qu’elles ne satisfassent à certaines conditions supplémentaires connues sous le nom de contraintes des marécages («Swampland»). Le projet QGuide, financé par l’UE, entend identifier les contraintes imposées par la gravité quantique à de faibles énergies. Les chercheurs étudieront les principes fondamentaux qui sous-tendent les conjectures des marécages et chercheront de nouvelles contraintes universelles dans le contexte de la théorie des cordes. Cela pourrait avoir de profondes implications pour la physique des particules et la cosmologie, en fournissant de nouveaux principes directeurs pour faire progresser la physique des hautes énergies.

Objectif

What are the constraints that a low energy Effective Field Theory must satisfy to be consistent with a Quantum Gravity description at higher energies? Can we determine these constraints in a precise way and use them as new guiding principles to progress in High Energy Physics? Recently, novel quantum gravity criteria have been proposed that imply non-trivial constraints on models of Particle Physics and Cosmology and can provide the missing piece to solve the long-standing naturalness issues observed in our universe. However, none of these so-called Swampland constraints have been completely proven yet; and often, they even lack a precise formulation.
The goal of my proposal is to determine the constraints that Quantum Gravity imposes at low energies by uncovering the fundamental principles underlying the Swampland conjectures and looking for new universal constraints in the context of string theory. To achieve this goal, I propose a novel approach based on cutting-edge mathematical techniques of algebraic geometry and the topological cobordism groups that extend the notion of symmetry. Each conjecture will be subject to scrutiny such that it gets either disproven or promoted to a sharp statement in the realm of well-established string compactifications. Specific goals include an in-depth analysis of the mechanisms by which string theory avoids new classes of generalised global symmetries, a complete classification of the field spectra emerging at the large field limits of flat space string compactifications, developing new methods to study the scalar potential at the large field limits and determining whether supersymmetry is a necessary condition to ensure vacuum stability. These new quantum gravity constraints will trigger a revolution in our understanding of the Quantum Gravity imprint at low energies, addressing questions about axions, neutrino masses, inflation, hierarchy problems, weakly coupled charged matter and the accelerated expansion of the universe.

Institution d’accueil

ORGANISATION EUROPEENNE POUR LA RECHERCHE NUCLEAIRE
Contribution nette de l'UE
€ 780 750,00
Adresse
ESPLANADE DES PARTICULES 1 PARCELLE 11482 DE MEYRIN BATIMENT CADASTRAL 1046
1211 GENEVE 23
Suisse

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Région
Schweiz/Suisse/Svizzera Région lémanique Genève
Type d’activité
Research Organisations
Liens
Coût total
€ 780 750,00

Bénéficiaires (2)