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.

Situation et les objectifs scientifiques

LLe 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.