Gravitation and Cosmology

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Marie-Paule Desmarais
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1 Francis Bernardeau, IPhT Saclay Gravitation and Cosmology Présentation M2, 13 octobre 2011 Emergence d un modèle concordant Physique de l univers primordial =inflation Théorie des Cordes Le fond diffus cosmologique GW - Planc L énergie noire Cosmologie observationnelle - Euclid La matière noire Physique des particules - LHC

2 Le contenu de l'univers : Matière noire - Energie noire Modèle de matière noire, détection directe ou indirecte dans le cadre des théories de super-symétrie, avec dimensions supplémentaires, etc. jusqu à des modifications de la gravité... méthodes de détection (du labo - physique des particules - à l astrophysique) ä a = 4πG 3 (ρ +3P )+Λ 3 Accélération de l'univers (Nobel 2011) = énergie noire : nouvel état de la matière ou nouvelle théorie de la gravité? un nouveau fluide (type inflation) une remise en cause des lois de la gravitation (lien possible avec la théorie des cordes, théorie quantiques des champs) comment mettre en évidence l énergie noire, comment en caractériser la nature? Explorer l'univers inhomogène Un nouveau terrain de jeu pour théoricien, η Ψ a + Ω ab Ψ b = γ abc Ψ b Ψ c g() () = + + g() () L'état de l'art Euclid, approuvé par l'esa le 4/10/11 P P no wiggle h 1 Mpc

3 Astrophysique des hautes énergies Phénomènes de haute énergie en astrophysique, mécanismes d accélération (Gamma Ray Bursts) ; Physique des objets compacts (étoiles des neutrons) ; physique des plasmas en astrophysique, magnéto hydrodynamique, physique des disques d'accrétion (autour de trous noirs, des étoiles à neutrons, etc.) ; Origine du champ magnétique intergalactique ; «Voir l horizon» d un trou noir - observations en X ; A la recherche des ondes gravitationnelles Mécanismes de production, pendant l univers primordial, lors de l effondrement de trous noirs et d étoiles compactes Leur détection, méthodes, nouveaux procédés (ça va jusqu à des projets de détection par décohérence quantique) Observations au sol (Virgo et Ligo) et on espère, depuis l'espace avec LISA Projet LISA

4 WMAP : les anisotropies de température Angular Scale TT TE TE 0 Planc : de nouvelles contraintes lancé en mai 2009, résultats début 2013 Comment contraindre les modèles? ondes gravitationnelles (attendues mais avec niveau inconnu) à travers les modes dits B de la polarization Non-Gaussianités primordiales (au delà de l approximation de champ libre) La Physique de l Univers Primordial et le fond diffus cosmologique S= d x g 4 " # 1 µ ν gµν φ φ V (φ) Quel(s) modèle(s) pour l inflation? Plus généralement quel(s) modèle(s) pour l'origine des grandes structures de l'univers 1000 Multipole moment (l) inspiré(s) par la théorie des cordes (à la Linde, KLLT; collisions de branes) ; gravité anisotrope à la Horava-Lifschitz ; gravité quantique ; approche de théorie effective (un champ, multi-champ) ; identification des opérateurs pertinents pour les observations (Non-Gaussianités) constructions phénoménologiques (en lien avec observations)

5 Institut d Astrophysique de Paris (IAP) Planc (data center), grandes structures/ lentilles : F. Bouchet, S. Colombi, Ch. Pichon,... Physique de l univers primordial, inflation, énergie et matière noire, GR : J.-Ph. Uzan*, P. Peter, L. Blanchet, G. Faye, G. Esposito-Farèse, J. Martin Astroparticles (GRBs) : M. Lemoine Laboratoire Astroparticules et Cosmologie (APC, Université Paris 7) CMB (partenaire Planc), Univers primordial, GR (modifiée), Ondes gravitationnelles : C. Deffayet, D. Langlois, P. Binétruy, J. Serreau, D. Steer, M. Bucher, etc. Connexion avec théorie des cordes, physique des champs forts : E. Kiritsis*, Th. Hertog Astroparticles (propagation rayons cosmiques, etc.), MHD : D. Semioz, M. Tagger Laboratoire Univers et Théories (LUTh, Observatoire de Paris-Meudon simulations numériques, Ondes gravitationnelles, astroparticules, grandes structures, MHD : E. Gourgoulhon, J. Nova*, P-S. Corasaniti, IHES, Bures sur Yvette Relativité générale (et extensions), théorie des cordes : Th. Damour, N. Deruelle Laboratoire de Physique Théorique - U. Orsay Inflation, RG, Blac Holes (en lien avec condensat de Bose-Einstein), Univers primordial : R. Parentani, Ch. Charmousis Service d'astrophysique et de Physique des Particules - CEA Saclay Astroparticules (gamma rays), Amas de galaxies, Simulations numériques : J. Rich, R. Teyssier Institut de Physique Théorique - CEA Saclay Grandes structures, Inflation, Energie noire, ondes gravitationnelles primordiales : F. Bernardeau*, Ph Brax, F. Vernizzi*, Ch. Caprini

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