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50 e anniversaire – 23 octobre 20041 / 17 Université de Genève Dépt. de Physique Théorique Groupe de cosmologie.

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1 50 e anniversaire – 23 octobre / 17 Université de Genève Dépt. de Physique Théorique Groupe de cosmologie

2 50 e anniversaire – 23 octobre / 17 Le groupe de cosmologie Nous vous invitons à un extraordinaire voyage dans lespace et le temps...

3 50 e anniversaire – 23 octobre / 17 Quest-ce que la cosmologie? « Létude de lUnivers dans sa totalité et à grande échelle, de son origine, sa nature, son contenu et ses propriétés » Cosmologie Une machine à remonter le temps La lumière des objets les plus éloignés a été émise il y a des milliards dannées. En les observant, nous pouvons remonter dans le temps et étudier lUnivers tel quil était dans le passé. Big Bang Présent

4 50 e anniversaire – 23 octobre / 17 Cosmologie et physique fondamentale Temps Energie / Température Observations cosmologiques Téléscopes / satellites Linfiniment grand Physique des particules Accélérateurs de particules: des microscopes modernes Linfiniment petit

5 50 e anniversaire – 23 octobre / 17 Quelques questions... Le contenu de lUnivers Lespace est-il plat, ouvert, fermé ? Quest-ce que la matière noire ? Quest-ce que lénergie obscure ? Quelle est la masse des neutrinos ? La nature de lUnivers Existent-ils des dimensions supplémentaires ? Origine des fluctuations primordiales ? Description de lUnivers primordial ? Théorie unifiée de la gravité et de la mécanique quantique ? Lévolution de lUnivers Formation des galaxies et des amas ? Destin ultime de lUnivers (expansion éternelle ou collapse) ? Evolution des structures à grande échelle ? La physique fondamentale La supersymétrie existe-t-elle ? Description du potentiel inflationnaire ? Liens avec la théorie des cordes ? Comment décrire la physique des tous premiers instants (effets trans- planckien, singularités,...) ?

6 50 e anniversaire – 23 octobre / 17 Les instruments de la cosmologie moderne Méthodes théoriquesSimulations numériques Données observationnelles – analyse quantitative Téléscope spatiale Hubble WMAP Téléscopes terrestres

7 50 e anniversaire – 23 octobre / 17 La distribution des galaxies Une carte de lUnivers Distribution des galaxies Reconstruction de la distribution de matière lumineuse de lUnivers Chaque point (une galaxie) contient des centaines de milliers de milliards détoiles comme le Soleil Les galaxies les plus éloignées nous montrent les conditions à lenfance de lUnivers

8 50 e anniversaire – 23 octobre / 17 2dF Galaxy Redshift Survey Un catalogue de plus de galaxies !

9 50 e anniversaire – 23 octobre / 17 Le fonds diffus cosmique Découvert accidentellement par Penzias & Wilson en 1964 (ils obtiendront le Nobel de la Physique en 1978) Il sagit de « la lumière refroidie provenant de lexplosion initiale (Big Bang) » Il se trouve partout dans lUnivers, avec une température de 3 K (soit -270 °C) Penzias & Wilson en 1964 T » 3 K Le rayonnement cosmologique diffus

10 50 e anniversaire – 23 octobre / 17 Les fluctuations de température dans le fonds diffus Une photo de lUnivers tel quil se présentait ans seulement après le Big Bang La comparaison des prédictions théoriques avec les données, nous permet de déterminer plusieurs caractéristiques fondamentales de notre Univers Les empreintes de lUnivers Différents modèles donnent différentes prédictions Effet de la courbure spatiale

11 50 e anniversaire – 23 octobre / 17 Vol. 302, 12/2003 «Cosmos Sits for Early Portrait, Gives Up Secrets » Feb. 12 th, 2003 Le satellite de la NASA WMAP est en train de délivrer des mesures du rayonnement cosmologique diffus dune extrême précision Vers une cosmologie de haute précision

12 50 e anniversaire – 23 octobre / 17 De quoi est constitué lUnivers? 5% Matière ordinaire (baryons) 25% Matière noire 70% Energie noire Energie noire 70% Matière noire 25% Matière ordinaire 5 %

13 50 e anniversaire – 23 octobre / 17 Comprendre la formation et lévolution des galaxies Galaxie de lAigle Galaxie dans la constellation dOrionNébuleuse à tête de cheval Galaxie M82

14 50 e anniversaire – 23 octobre / 17 Les lentillles gravitationelles La trajectoire des rayons de lumière est déviée par la présence dobjets massifs le long du chemin Confirmation spectaculaire de la théorie de la relativité générale dEinstein En observant des sources lointaines, nous pouvons reconstruire la présence de matière noire (massive) sur le chemin de la lumière Distortions de la trajectoire de la lumière Déviation de la trajectoire et déformation Passage d un trou noir

15 50 e anniversaire – 23 octobre / 17 Remonter avant le Big Bang singularité ? Une description du Big Bang (lui- même) nécessite une théorie quantique de la gravitation (théorie des cordes / M-théorie ?) Utilisation des propriétés de dualité de la théorie des cordes pour construire de nouveaux modèles dévolution cosmologique Big Bang : est-ce vraiment une singularité ? (pré-) Big Bang ?

16 50 e anniversaire – 23 octobre / 17 Dimensions supplémentaires 6 dimensions compactes univers visible brane cachée Nombre de dimensions: temps 3 espace 6 compactes 1 dim extra (large) 1 dimension temporelle 10 dimensions spatiales Offre une solution au problème de « hiérarchie » : pourquoi la masse (ou lénergie) de Planck est-elle si grande par rapport aux autres échelles dénergie connues ? M-théorie

17 50 e anniversaire – 23 octobre / 17 Réalisation Roberto Trotta Avec la collaboration de Cyril Cartier Crédits pour les images Hubble Space Telescope Wilkinson Microwave Anisotropy Probe Team Ben Moore, University of Zurich 2dF Galaxy Redshift Survey Team Anglo-Australian Observatory Geneva Cosmology Group Musique Les Planètes de Gustav Holst London Symphony Orchestra Geoffrey Simon El amor de mi tierra Carlos Vives Les faits et les théories exposés sont le fruit de recherches et spéculations scientifiques. Toute vraissemblance avec lUnivers réel nest absolument pas accidentelle. Sur notre page web : theory.physics.unige.ch/~fiteo/cosmology.html ou bien en cherchant avec Google: Geneva Cosmology Group Au revoir !

18 50 e anniversaire – 23 octobre / 17 GROUPE DE COSMOLOGIE

19 50 e anniversaire – 23 octobre / 17 PHYSIQUE THEORIQUE


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