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Période 2016-2018

  • Impact of photometric redshifts on the galaxy power spectrum and BAO scale in the LSST survey” R. Ansari et al., A&A, accepté pour publication, arXiv: 1902.03004
  • Observation of the Identical Rigidity Dependence of He, C, and O Cosmic Rays at High Rigidities by the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station” Phys. Rev. Lett. 119, 251101 (2017)           
  •  "Observational exclusion of a consistent loop quantum cosmology scenario" Phys.Rev. D93 124011 (2016)
  •  "Consistency and observational consequencies of Loop quantum cosmology", Linda Linsefors, Université Joseph Fourier (2016)
  •  "Détection indirecte de matière noire : des galaxies naines sphéroides en photons gamma à la recherche d'anti-hélium avec l'expérience AMS-02", Vincent Bonnivard, Université Joseph Fourier (2016)
  •  "Analyse des données de l'expérience AMS-02 pour la propagation du rayonnement cosmique dans la cavité solaire et la Galaxie", Alexandre Ghelfi, Université Joseph Fourier (2016)
  •  "Beyond Einstein's theory of gravitation: some aspects of Loop quantum cosmology, black holes and the dark universe", Boris Bolliet, Université Joseph Fourier (2017)
  •  "Dark matter indirect detection in gamma-rays", C. Combet, Habilitation à diriger les recherches, Université Grenoble Alpes (2018)

 

L'étude des rayons cosmiques galactiques (RCG) avec les expériences  AMS-02 (sur la Station Spatiale Internationale) et CREAM (sur ballon stratosphérique), a pour but de mesurer avec précision les flux de ces particules sur 6 ordres de grandeur en énergie. Ces mesures doivent permettre d'établir l'origine des sources du RCG et de contraindre les processus d'accélération et de propagation sous-jacents. Parmi ces rayons cosmiques, le détecteur AMS-02 pourrait détecter et distinguer des anti-noyaux, ce qui suggérerait l'existence d'étoiles et de galaxies d'anti-matière. La sensibilité d'AMS-02 permet également la recherche de matière noire via la désintégration de WIMPs entrainant un excès de positrons, d'antiprotons et de gammas dans les données.

En parallèle à une activité d'analyse (le groupe a auparavant été impliqué dans la construction du RICH dans AMS-02 et de CHERCAM dans CREAM), le groupe développe une activité de phénoménologie. Les programmes de simulation CLUMPY (signaux gamma en provenances des structures de matière noire) et USINE (flux de rayons cosmiques Galactiques) ont été dévelopés pour chercher et contraindre les modèles de matière noire, mais aussi pour explorer plus en détail (avec USINE) les aspects 'astrophysiques' de la propagation du RCG.

Présentation d'AMS

Présentation de CREAM

La physique quantique et la relativité générale peinent à être conciliées. C’est pourtant une nécessité théorique pour décrire certains objets physiques comme le coeur des noirs noirs ou le Big-Bang. Bien qu’il existe pas aujourd’hui de consensus, un certain nombre de résultats relativement fiables ont été obtenus ces dernières années en gravitation quantique.
 
Le groupe s’intéresse en particulier à l’application de la « gravitation quantique à boucles » (LQG pour Loop Quantum Gravity) à l’Univers primordial. Le Big-Bang est alors remplacé par un Big-Bounce (grand rebond) et une phase de contraction aurait précédé l’actuel phase d'expansion de l’Univers dans laquelle nous nous trouvons. Nous nous attelons à chercher des effets observables de cette époque « d’avant le Big-Bang ». Ceci demande de revoir le modèle cosmologique standard et de lui adjoindre des corrections de gravitation quantique qui s’appliquent aussi bien sur le « fond » cosmologique que sur les perturbations.
 
En parallèle, nous développons une activité sur les trous noirs. L’effet Hawking est potentiellement infléchi par la gravitation quantique et il est possible que les trous noirs se transforment en trous blancs. Diverses aspects de théorie quantique des champs en espace courbe interviennent alors.
 
L’activité du groupe DARK concerne donc diverses aspects théoriques et phénoménologiques de gravitation quantique (en particulier à boucles) appliqués à l’Univers dense et aux trous noirs primordiaux.
 

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Illustration du "Big-Bounce" de la gravité quantique à boucles

Crédits : Futura-Science

Le modèle standard de la cosmologie est aujourd'hui solidement ancré, avec les derniers résultats du satellite Planck notamment : les équations de la Relativité générales permettent de décrire dans le cadre du modèle du Big-Bang l'évolution d'infimes perturbations produites lors d'une phase d'inflation primordiale tout au long des 13,8 milliards d'années d'histoire de notre univers. Contenu (matière baryonique, matière noire, énergie noire) et dynamique (vitesse d'expansion) sont précisément mesurés avec le rayonnement fossile.


Et pourtant la nature de la matière noire reste totalement inconnue (26% du contenu-énergie aujourd'hui), l'énergie noire qui dicte l'évolution de l'espace depuis environ 5 milliards d'années est toujours très mystérieuse (69% du contenu-énergie aujourd'hui) et de nombreux modèles d'inflation restent en lice pour expliquer l'origine des inhomogénéités qui deviendront les galaxies et les amas de galaxies. Il faut donc poursuivre la cartographie de l'univers observable : observer la plus large fraction du ciel possible pour accéder aux grandes échelles angulaires, observer les galaxies proches et lointaines pour suivre l'évolution de leur distribution spatiale le plus finement et longuement possible. C'est ce que va réaliser la collaboration DESC (Dark Energy Science Collaboration) avec les données du télescope LSST (Large Synoptic Survey Telescope).

LSST at Sunset

 

Le site presque achevé en aout 2018

Crédits : Gianluca Lombardi


Le projet LSST est un télescope de la classe des 8m, équipée de la plus grande caméra jamais construite avec plus de 3 milliards de pixels et un champ de vue de près de 10 degrés-carée, qui permettra dès 2022 de dresser une carte 3D de l'Univers avec une profondeur et une précision inégalées. Le catalogue de plusieurs milliards de galaxies, de centaines de milliers d'amas de galaxies permettra une étude sans précédent de notre Univers et fournira des informations capitales en cosmologie. L'évolution du spectre de puissance de la matière ou l'évolution du nombre d'amas de galaxies en fonction du temps et de leur masse par exemple font partie des sondes cosmologiques qui permettent d'appréhender la dynamique de l'Univers mais aussi le rôle de la matière noire dans la formation des grandes structures. L'équipe est impliquée fortement dans ce projet, tant au niveau instrumental qu'au niveau scientifique.

Page du projet LSST en France

Page du projet LSST (en anglais)