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François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 1 La Cosmologie avec Planck Évolution de la discipline depuis 1997 du qualitatif au quantitatif Comparaison.

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1 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 1 La Cosmologie avec Planck Évolution de la discipline depuis 1997 du qualitatif au quantitatif Comparaison Planck/WMAP Avant plans, re-ionisation, et Univers primordial Non gaussiannité, et aspects liés au neutrino Exposé préparé (surtout) à partir du Planck Blue Book (à paraître), de lexposé sur WMAP de Al Kogut au récent colloque de lIAP, et de la thèse dAlexandre Bourrachot (qui sera soutenue le 22 septembre) (+Mercis à N. Aghanim, J. Bartlett, J.-P. Bernard, F. Bouchet, A. Ealet, J. Kaplan, G. Lagache, O. Perdereau, N. Ponthieu et J.-L. Puget) G. Lagache, O. Perdereau, N. Ponthieu et J.-L. Puget)

2 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 2 La Cosmologie observationnelle Retour en 1997 (1ère présentation devant le CS) –Prédictions précises modèles + codes de simulation hydrodynamique –Mesures qualitatives (âge de lUnivers imprécis, facteur sur H 0 ?,inflation ?, réionisation ?) Depuis : –SN1a dominant –Boomerang/Maxima Univers plat –WMAP : 3 pics acoustiques + corrélations TE –Grandes structures bottom-up Modèle de concordance, en accord avec : –CMB –Observations sur les galaxies et les amas à grand décalage spectral –SN1a –Mesure directe de H 0 –Nucléosynthèse primordiale

3 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 3 La cosmologie en un clin dœil Germes des inhomogénéités Big-bang, inflation Découplage des photons Croissance des structures Transparence du milieu aux photons Propagation dondes dans un plasma peu dense Éléments du modèle dit « de concordance »

4 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 4 Cerner le modèle par tous les moyens Complémentarité !!!

5 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 5 Cerner le modèle par tous les moyens Complémentarité bis !!!

6 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 6 De la phénoménologie à la modélisation physique Nature de la matière Sombre (particules?, lesquelles ?) Physique des amas Nature de lénergie Sombre Histoire de l(re-)ionisation Physique de lunivers primordial Un joli programme de travail pour les 30 ? Prochaines années + en commun avec la physique des particules : neutrinos, LSP, théories « à haute énergie », ondes gravitationnelles…

7 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 7 Le ciel « millimétrique» Effets dits « davant- plan » Phénomène recherché (spectre de corps noir à 2,7 K) Domine la brillance du ciel autour de 150 GHz Pour séparer les différents effets, Planck comporte 10 bandes de fréquence, de 30 à 1000 GHz 1965 Penzias & Wilson / 1992 COBE / 2000 Boomerang & Maxima

8 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 8 COBE

9 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 9 Visible - 3 µ - 240 µ - 408 MHz

10 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 10 WMAP 23 GHz - 41GHz - 94 GHz

11 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 11 A plus haute fréquence : ARCHEOPS 545 GHz 550 m 353 GHz 850 m Polarized 217 GHz 1.4 mm 143 GHz 2.1 mm First submillimetric maps at 15 arcmin resolution, 30% sky 12 heures de données 7 Février 2002

12 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 12 Planck Orsay, fin janvier 2004

13 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 13

14 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 14 Planck/WMAP Mesure différentielle pour WMAP, meilleure stabilité pour Planck Résolution angulaire 3fois meilleure Sensibilité 100 fois meilleure Bonne séparation des composantes Meilleure redondance dans la mesure de la polarisation

15 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 15 Plans focaux WMAP/HFI

16 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 16 Stratégies de balayage

17 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 17 Avant-Après WMAP

18 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 18 WMAP - Planck Grand bras de levier en l (n s,dn s /d(logk ) Mesure complète de la « damping tail » (levée de dégénérescences )

19 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 19 Sensibilité à n s n s = –

20 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 20 Sensibilité à des déviations / loi de puissance A titre dillustration…

21 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 21 Corrélations T - E Soustraction de la polarisation de la poussière essentielle à bas l (Archeops, Ponthieu et al.)

22 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 22 Corrélations T - E Soustraction de la polarisation de la poussière essentielle à bas l (Archeops, Ponthieu et al.)

23 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 23 Spectre en E et ionisation + Mesures sur quasars Besoin dobservations « directes » dobjets à très grand z ? Codes de simulation

24 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 24 Spectre de B et r Possibilité dexclure les modèles dinflation à champ fort Teste la physique à 10 16 GeV

25 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 25 Publicité (faible) Autre voie : Contrôler plus de paramètres Gain dun ordre de grandeur en précision

26 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 26 Effets de lentille sur les structures Planck sensible à z ~ 1, Le spectre des déflections est accessible à travers la fonction de corrélation à 4 points, Transforme du E en B, Donne une autre mesure du P(k) –à croiser avec les résultats des catalogues, –Sensibilité à masse des neutrinos, équation détat de lénergie sombre…

27 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 27 Masses des neutrinos Suppose des masses nulles voir la thèse dAlexandre Bourrachot (qui sera soutenue le 22 septembre) H 0 très corrélé à m (trois familles dégénérées) Meilleure préci- sion avec le lensing Biais important si erreur sur la hierarchie de masses (analyse avec 1 seul neutrino massif)

28 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 28 Conclusion Planck/WMAP >> WMAP/pre-WMAP Nombreux tests de cohérence interne des mesures de Planck Besoin de bien vérifier la compréhension lensemble de la cosmologie avant de contraindre formellement linflation (tests de cohérence « externe ») Retombées intéressantes en physique du neutrino

29 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 29 projections

30 François Couchot, CS IN2P3, 12 juillet 2004 30 Contraintes sur lénergie sombre …en réponse à la question de Michel Spiro


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