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Early Universe Modelling and Confrontation with Cosmological Data

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L'univers tient-il grâce à des cordes cosmiques?

La description des toutes premières étapes de l'univers nécessite une physique qui dépasse la capacité de nos modèles actuels. Des physiciens financés par l'UE ont associé la théorie de champ à celles des cordes pour explorer de nouveaux modèles de l'inflation et les comparer aux observations.

Changement climatique et Environnement

L'inflation est une période supposée d'expansion accélérée de l'univers jeune, durant laquelle sa taille a augmenté d'un million de milliards de milliards au cours d'un millionième de milliardième de milliardième de milliardième de seconde. Cette expansion énorme s'explique le mieux en faisant appel à un champ scalaire. Ce champ subit des fluctuations quantiques, en conséquence du principe d'incertitude d'Heisenberg, entraînant des anisotropies du rayonnement cosmologique qui remplit encore l'univers. Le projet EARLYUNIVERSE («Early Universe modelling and confrontation with cosmological data») a été lancé pour explorer une nouvelle voie. La théorie des cordes semble prometteuse pour explorer les premières étapes de l'évolution de l'univers. La «théorie du tout» unit toutes les forces et la matière dans un seul cadre, qui remplace le foisonnement de particules par un seul élément de base. Les cordes qui sous-tendent cette théorie ont toute liberté pour vibrer, et des modes de vibration différents ont servi pour représenter différents types de particules. Les scientifiques d'EARLYUNIVERSE ont utilisé leur concept d'évolution des cordes pour quantifier les signaux observables venant de cordes cosmiques. Ces cordes sont des lignes théoriques de défauts de l'univers, qui connectent différentes régions de l'espace créées peu après le Big Bang. À partir d'observations du fond cosmologique par la sonde Planck, les chercheurs ont calculé avec la plus grande exactitude possible le spectre de puissance de ces cordes. Dans l'étape suivante, ils ont utilisé les observations d'amas de galaxies afin de contraindre les paramètres du modèle cosmologique. Le projet EARLYUNIVERSE a couplé des modèles cosmologiques basés sur des champs scalaires avec les changements dans le fond cosmologique, ouvrant de nouvelles voies de recherche. Les résultats obtenus ont été présentés via sept publications dans de grandes revues internationales scientifiques révisées par de pairs. Les physiciens comptent améliorer davantage le formalisme de la modélisation et le programme de simulation, espérant pouvoir bientôt étudier l'inflation de l'univers jeune. Les résultats seront comparés à la répartition de densité de l'univers réel.

Mots‑clés

Univers, cordes cosmiques, théorie des cordes, modèles de l'inflation, univers jeune, modélisation de l'univers, données cosmologiques, modèle d'évolution des cordes, fond cosmologique, modèle cosmologique

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29 Novembre 2022