Physique des astroparticules: neutrinos et matière noire

Cette séance de cours couvre la dynamique de l'Univers, de l'échelle de Planck à l'origine de la matière, en se concentrant sur l'histoire thermique et le découplage des neutrinos. Il explore le fond de neutrinos relique, la densité de masse des neutrinos et le potentiel des neutrinos en tant que candidats à la matière noire. La discussion s'étend aux particules massives à interaction faible (WIMP), à leur densité de gel et à leur section transversale d'interaction. La séance de cours se penche également sur les outils d'observation comme Gaia pour la cinématique stellaire et le modèle de rotation de la galaxie. Il se termine par des exercices numériques sur le découplage des neutrinos et l'abondance de WIMP dans la Voie lactée.

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Séances de cours associées (106)

Concepts associés (168)

PHYS-439: Introduction to astroparticle physics

We present the role of particle physics in cosmology and in the description of astrophysical phenomena. We also present the methods and technologies for the observation of cosmic particles.

Neutrino

Le neutrino est une particule élémentaire du modèle standard de la physique des particules. Les neutrinos sont des fermions de , plus précisément des leptons. Ils sont électriquement neutres. Il en existe trois « saveurs » : électronique, muonique et tauique. L’existence du neutrino a été postulée pour la première fois en 1930 par Wolfgang Pauli pour expliquer le spectre continu de la désintégration bêta ainsi que l’apparente non-conservation du moment cinétique, et sa première confirmation expérimentale remonte à 1956.

Cosmologie observationnelle

La cosmologie observationnelle est une sous-branche de l'astrophysique qui étudie la cosmologie à l'aide d'observations. Elle vise à mesurer les grandeurs physiques liées aux paramètres cosmologiques. Bien que ses origines remontent aux premières observations du cosmos, la cosmologie observationnelle devient un domaine scientifique spécifique à partir des années 1920. Elle a pour principaux objets d'analyse les frontières observationnelles de l'Univers, de l'infiniment petit jusqu'à l'infiniment grand, ainsi que la structure et la dynamique de ce dernier.

Matière noire

vignette|redresse=1.1|Répartition de la densité d'énergie de l'Univers après exploitation des premières données du satellite Planck. La matière noire en est une des composantes principales. La matière noire ou matière sombre, est une catégorie de matière hypothétique, invoquée dans le cadre du Modèle ΛCDM pour rendre compte de certaines observations astrophysiques, notamment les estimations de la masse des galaxies ou des amas de galaxies et les propriétés des fluctuations du fond diffus cosmologique.

Interaction faible

thumb|right|330px|L'interaction faible déclenche la nucléosynthèse dans les étoiles. L'interaction faible (aussi appelée force faible et parfois force nucléaire faible) est l'une des quatre interactions fondamentales de la nature, les trois autres étant les interactions électromagnétique, forte et gravitationnelle. Elle est responsable de la désintégration radioactive de particules subatomiques et est à l'origine de la fusion nucléaire dans les étoiles.

Cosmologie

La cosmologie est une branche de la physique qui regroupe les études scientifiques portant sur les propriétés de l'univers dans son ensemble, sa structure. La cosmologie permet d'étudier l'origine et l'évolution de l'univers. Les théories et les hypothèses permettent d'établir des modèles, qui sont testés avec des observations. La théorie dominante sur l'origine et l'évolution de notre Univers est la théorie du Big Bang. La Terre est une planète de taille relativement modeste (environ km de rayon), en orbite autour d'une étoile de la Séquence principale, le Soleil.

Particules élémentaires : Au-delà du modèle standard

Explore les particules élémentaires, les limites du modèle standard et la recherche de nouvelles physique au-delà, en mettant l'accent sur les méthodes directes et indirectes.

Le contenu de la matière dans l'univers PHYS-402: Astrophysics IV : observational cosmology

Explore le contenu de la matière dans l'univers, y compris la masse de galaxies, les reliques de matière noire, et l'histoire de l'univers.

Au-delà du modèle standard : problème de hiérarchie

Explore la motivation de la physique BSM, en se concentrant sur le problème de hiérarchie et les solutions théoriques possibles.

Univers observable : Contenu et propriétés PHYS-402: Astrophysics IV : observational cosmology

Explore la distribution 3D des galaxies, des amas de galaxies et de l'arrière-plan cosmique des micro-ondes, éclairant les contenus et les propriétés de l'univers observable.

Les candidats matière noire PHYS-427: Relativity and cosmology I

Explore les candidats à la matière noire comme les neutrinos stériles, les axions et les WIMP, en discutant de leurs propriétés et de leurs implications sur l’Univers.