Physique théorique : gravitation et cosmologie (GReCO)
Astroparticules
Les activités de recherche dans ce domaine sont concentrées sur l'interface entre la cosmologie, l'astrophysique et la physique des particules. L'astrophysique fournit de plus en plus de données observationnelles de précision, qui peuvent contraindre les propriétés des particules et leurs interactions. En outre la physique des particules joue un rôle important dans la modélisation de nombre de phénomènes astrophysiques. Les investigations de ces phénomènes conduites dans le groupe combinent la simulation numérique avec des moyens analytiques.
Plus spécifiquement, l'équipe s'intéresse à deux grandes thématiques: la nature de la matière noire, et l'accélération de particules aux plus hautes énergies detectees (1020 eV).
L'origine de ces rayons cosmiques est un mystère de l'astrophysique moderne ; leurs sources sont pourtant les plus grands accélérateurs de la Nature ! Le rayonnement cosmique d'ultra haute énergie peut également être utilisé pour mesurer la configuration et l'intensité des champs magnétiques cosmiques aux plus grandes échelles.
Chercheuse et chercheur permanents : Kumiko Kotera, Martin Lemoine
Cosmologie primordiale
L'étude de la physique de l'univers très primordial est indispensable pour connaître l'origine de la formation des grandes structures cosmiques. Cette recherche permet, entre autres, de prédire la forme des perturbations primordiales, en vue de les comparer aux données observationnelles présentes et futures, comme celles fournies par le satellite Planck.
Les recherches menées dans le groupe concernent principalement :
- la détermination précise des perturbations prédites par les divers modèles d'inflation ;
- les effets liés à la présence possible de défauts topologiques (cordes cosmiques) en vue de contraindre les théories qui en produisent ;
- des modèles alternatifs à l'inflation caractérisés par exemple, pas une phase de contraction suivie d'un rebond primordial remplaçant le Big-Bang ;
- l'évolution non-linéaire des perturbations cosmologiques ;
- la possibilité de variations cosmologiques des constantes fondamentales.
Chercheurs permanents : Martin Lemoine, Jérôme Martin, Patrick Peter, Cyril Pitrou, Sebastien Renaux-Petel, Jean-Philippe Uzan
Gravitation relativiste
La relativité générale est la théorie de la force gravitationnelle, interprétée comme l'effet des déformations de l'espace-temps engendrées par la matière. Les études poursuivies concernent les ondes gravitationnelles émises par des systèmes binaires d'étoiles à neutrons ou de trous noirs, le problème de la coalescence des trous noirs, les tests des théories alternatives de la gravitation avec champs scalaires et la structure interne des étoiles à neutrons. Une partie de cette activité se place dans la perspective de l'expérience VIRGO de détecteur d'ondes gravitationnelles installé en Italie, et du projet spatial LISA.
Chercheurs permanents : Luc Blanchet, Gilles Esposito-Farèse, Guillaume Faye
Théories de gravitation alternatives
Bien que la théorie de la relativité générale soit bien motivée théoriquement et testée expérimentalement, il est possible qu'elle soit modifiée à des échelles plus grandes ou plus petites que celles pour lesquelles sa validité est avérée. Des modifications de ce type pourraient en particulier expliquer l'accélération actuelle de l'Univers, ainsi que proposer une alternative à la matière noire (théories de type MOND).
Cependant, les modifications possibles de la relativité générales sont très contraintes, tant au niveau classique qu'au niveau quantique (stabilité, unitarité...). Les recherches menées à l'IAP visent en particulier à mieux caractériser les théories viables de ce point de vue.
Chercheurs permanents : Luc Blanchet, Gilles Esposito-Farèse
