This thesis focuses on renormalization of quantum field theories. Its first part considers three tensor models in three dimensions, a Fermionic quartic with tensors of rank-3 and two Bosonic sextic, of ranks 3 and 5. We rely upon the large-
N melonic expansion of tensor models. For the first model, invariant under
U(N)3, we obtain the RG flow of the two melonic couplings and the vacuum phase diagram, from a reformulation with a diagonalizable matrix intermediate field. The discrete chiral symmetry breaks spontaneously and we compare with the three-dimensional Gross-Neveu model. Beyond the massless
U(N)3 symmetric phase, we also observe a massive phase of same symmetry and another where the symmetry breaks into
U(N2)×U(N/2)×U(N/2). A matrix model invariant under
U(N)×U(N2), with close properties, is also studied. For the other models, with symmetry groups
U(N)3 and
O(N)5, a non-melonic coupling (the "wheel") with an optimal scaling in
N drives us to a generalized melonic expansion. The kinetic terms are taken of short- and long-range, and we analyze perturbatively, at large-
N, the RG flows of the sextic couplings up to four loops. Only the rank-3 model displays non-trivial fixed points (two real Wilson-Fisher-like in the short-range case and a line of fixed points in the other). We finally obtain the real conformal dimensions of the primary bilinear operators. In the second part, we establish the first results of perturbative multi-scale renormalization for a quartic scalar field on critical Galton-Watson trees, with a long-range kinetic term. At criticality, an emergent infinite spine provides a space of effective dimension
4/3 on which to compute averaged correlation fonctions. This approach formalizes the notion of a QFT on a random geometry. We use known probabilistic bounds on the heat-kernel on a random graph reviewed in detail.
This work proposes a bootstrapping with positivity methodology to study random
U(N)D invariant tensors in the large
N limit. As has been done for
U(N) invariant random matrices, we combine the Dyson-Schwinger equations and positivity constraints of moments to approximate the moments of such tensor models. As examples, we bootstrap the quartic and two hexic rank three tensor models. All models studied converge quickly, and for those which have known analytic formulae, they converge to such solutions. We conjecture new explicit formulae for all moments of the rank three quartic model and support this conjecture using bootstrapped results and explicit double-series computations with 'feyntensor'.
Tenseurs aléatoires et modèle de Sachdev-Ye-Kitaev Dans cette thèse nous traitons de différents aspects des tenseurs aléatoires. Dans la première partie de la thèse, nous étudions la formulation des tenseurs aléatoires en termes de théorie quantique des champs nommée théorie de champs tensoriels (TFT). En particulier nous déterminons les équations de Schwinger-Dyson pour une TFT de tenseurs de rang arbitraire, munie d'un terme d'intéraction quartic melonique U(N)-invariant.Les fonctions de corrélations sont classifiées par des graphes de bords et nous utilisons l'identité de Ward-Takashi pour déterminer le système complet d'équations de Schwinger-Dyson, exactes et analytiques, vérifiées par les fonctions de corrélations avec un graphe de bord connexe.Nous analysons ensuite la limite de grand N des équations de Schwinger-Dyson à rang 3 et trouvons les facteurs appropriés en puissance de N des différents termes de l'action. Cela nous permet de résoudre les équations de Schwinger-Dyson pour la fonction à 2-points d'une TFT avec seulement une intéraction quartique mélonique, dont la solution est basée sur la fonction W de Lambert, en utilisant une expansion perturbative et la resommation de Lagrange-Bürmann. Les fonctions de corrélation à plus haut nombre de points s'obtiennent récursivement.Dans la deuxième partie de la thèse, nous nous intéressons au modèle de Sachdev-Ye-Kitaev (SYK) qui est très similaires aux modèles de tenseurs. Il s'agit d'un modèle composé de N fermions qui intéragissent q à la fois et dont le couplage est un tensor moyenné selon une distribution Gaussienne. Nous étudions les effets du moyennage des couplages aléatoires selon une distributions non-Gaussienne dans une version complexe du modèle SYK. En utilisant une équation de type Polchinski et l'universalité de tenseurs aléatoires Gaussiens, nous montrons que le moyennage selon une distribution non-Gaussienne correspond à l'ordre dominant en N à un moyennage Gaussien avec une variance modifiée. Nous déterminons ensuite la forme de l'action effective à tout ordre et réalisons un calcul explicite de la modification de la variance dans le cas d'une perturbation quartique.Dans la troisième partie de la thèse, nous étudions une application des tenseurs aléatoires à l'étude des systèmes non-linéaire résonants. Nous nous focalisons sur un modèle typique, similaire au modèle SYK bosonique, dont le couplage tensoriel entre les modes est moyenné selon une distribution Gaussienne, ainsi que les conditions initiales. Dans la limite o`u la configuration initiale possède un grand nombre de modes excités, nous calculons la variance de normes de Sobolev qui caractérisent la représentativité du modèle moyenné pour cette classe de systèmes résonants.
Dans cette thèse nous traitons de différents aspects des tenseurs aléatoires. Dans la première partie de la thèse, nous étudions la formulation des tenseurs aléatoires en termes de théorie quantique des champs nommée théorie de champs tensoriels (TFT). En particulier nous déterminons les équations de Schwinger-Dyson pour une TFT de tenseurs de rang arbitraire, munie d'un terme d'intéraction quartic melonique U(N)-invariant.Les fonctions de corrélations sont classifiées par des graphes de bords et nous utilisons l'identité de Ward-Takashi pour déterminer le système complet d'équations de Schwinger-Dyson, exactes et analytiques, vérifiées par les fonctions de corrélations avec un graphe de bord connexe.Nous analysons ensuite la limite de grand N des équations de Schwinger-Dyson à rang 3 et trouvons les facteurs appropriés en puissance de N des différents termes de l'action. Cela nous permet de résoudre les équations de Schwinger-Dyson pour la fonction à 2-points d'une TFT avec seulement une intéraction quartique mélonique, dont la solution est basée sur la fonction W de Lambert, en utilisant une expansion perturbative et la resommation de Lagrange-Bürmann. Les fonctions de corrélation à plus haut nombre de points s'obtiennent récursivement.Dans la deuxième partie de la thèse, nous nous intéressons au modèle de Sachdev-Ye-Kitaev (SYK) qui est très similaires aux modèles de tenseurs. Il s'agit d'un modèle composé de N fermions qui intéragissent q à la fois et dont le couplage est un tensor moyenné selon une distribution Gaussienne. Nous étudions les effets du moyennage des couplages aléatoires selon une distributions non-Gaussienne dans une version complexe du modèle SYK. En utilisant une équation de type Polchinski et l'universalité de tenseurs aléatoires Gaussiens, nous montrons que le moyennage selon une distribution non-Gaussienne correspond à l'ordre dominant en N à un moyennage Gaussien avec une variance modifiée. Nous déterminons ensuite la forme de l'action effective à tout ordre et réalisons un calcul explicite de la modification de la variance dans le cas d'une perturbation quartique.Dans la troisième partie de la thèse, nous étudions une application des tenseurs aléatoires à l'étude des systèmes non-linéaire résonants. Nous nous focalisons sur un modèle typique, similaire au modèle SYK bosonique, dont le couplage tensoriel entre les modes est moyenné selon une distribution Gaussienne, ainsi que les conditions initiales. Dans la limite o`u la configuration initiale possède un grand nombre de modes excités, nous calculons la variance de normes de Sobolev qui caractérisent la représentativité du modèle moyenné pour cette classe de systèmes résonants.
Abstract In the first section we give a briefly presentation of the U(N)D-invariant tensor models (N being again the size of the tensor, and D being the dimension). The next section is then dedicated to the analysis of the Dyson–Schwinger equations (DSE) in the large N limit. These results are essential to implement the double scaling limit mechanism of the DSEs, which is done in the third section. The main result of this chapter is the doubly-scaled 2-point function for a model with generic melonic interactions. However, several assumptions on the large N scaling of cumulants are made along the way. They are proved using various combinatorial methods.