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La
thématique de l'école concerne la formation des grandes structures
après les résultats obtenus par la mission Planck. L'objectif de cette
école est, après un tour d'horizon du modèle standard contenant le
paradigme inflationnaire, de focaliser sur les possibles alternatives.
Le modèle d'inflation, quoi que généralement confirmé de façon
spectaculaire au niveau phénoménologique avec ces nouvelles données,
souffre de difficultés conceptuelles dès lors qu'on veut l'insérer dans
le cadre d'une théorie "réaliste" (grande unification, théorie des
cordes, par exemple). En effet, comme les modèles à grand champ (large
field inflation) sont maintenant pratiquement exclus, il faut envisager
des modèles pour lesquels le potentiel de l'inflaton contient un
plateau (small field inflation) ou plusieurs champs (hybrid inflation);
et dans ce dernier cas, il faut comprendre comment les non gaussianités
locales peuvent être aussi faibles. Par ailleurs, l'histoire "récente"
de l'Univers, depuis la nucléosynthèse jusqu'à la formation des
structures, nécessite, pour que les observations soient en accord avec
les théories, d'introduire de la matière noire et de l'énergie sombre,
deux ingrédients pas encore bien compris.
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Situation et les
objectifs scientifiques
Le
modèle standard de la cosmologie peut être considéré comme une approche
phénoménologique très efficace pour rendre compte des observations, qui
requière néanmoins un
éclaircissement au niveau fondamental.
Envisager les alternatives possibles et leurs conséquences est une
manière d'approcher cette compréhension. Cela conduira soit à
réaffirmer le paradigme actuel sur des bases théoriques plus solides,
soit à en introduire un nouveau.
En pratique, l'axe choisi consiste à non seulement étudier les
différentes alternatives au niveau très primordial, mais aussi ces
alternatives qui suggèrent une interprétation différente des
observations. Par exemple, on peut constater que la constante
cosmologique nécessaire à reproduire les données apparaît au moment
précis où les grandes structures deviennent non linéaires. Cette
coincidence pourrait peut-être s'expliquer comme l'effet des
inhomogénéités
produisant un effet de réaction en retour (back- reaction) que nous
interpréterions à tort comme une accélération de l'expansion. Dans le
même ordre d'idées, il se pourrait que la loi de la gravitation soit
différente aux échelles de longueur ou d'énergie qui sont concernées
par ces observations.
Les sujets qui sont couverts dans le cadre de cette école sont les
suivants :
- Modèle
Standard : description phénoménologique des données (e.g. matière et
énergie noires), modèles d'inflation et paramètres de slow-roll.
- Discussion
approfondie des données actuellement disponibles, incluant les plus
récentes (celles qui seront produites peu de temps avant l'école), y
compris les anomalies relevées par Planck et les propositions futures
telles que celles qui sont basées sur le 21cm ou les BAO).
- Alternatives
aux modèles d'inflation (rebonds, string gas cosmologie, …) et leurs
prédictions théoriques sur les données présentes et futures.
- Simulations
numériques de la formation des structures en insistant sur la question
de savoir en quoi ces simulations dépendent du modèle standard et
comment il serait possible de les faire fonctionner dans des cadres
différents.
- Modèles
inhomogènes de l'Univers et méthodes de moyennes spatiales en
cosmologie ou, comment inclure les effets non linéaires de la
relativité générale sur l'évolution de l'Univers moyenne.
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