Rapport quadriennal 2002 - Laboratoire d'Astrophysique de l ...

Chapitre B
Thèmes: Bilan et prospective
9 Cosmologie observationnelle
9.1 Composition de l’équipe
Permanents: F.-Xavier Désert, astronome ; Bernard Fouilleux, Ingénieur parti à la retraite en 2001
Thésitif: Samuel Leclercq, étudiant en thèse depuis fin 2000 (en co-direction avec Alain Benoît).
L’équipe s’insère dans un groupe de travail (Groupe de recherche en instrumentation pour la Cosmologie)
transversal sur Grenoble, comprenant en particulier Alain Benoît du CRTBT (Centre de Recherche sur les
Très Basses Températures), Daniel Santos et Cécile Renault de l’ISN (Institut des Sciences Nucléaires) et
plus généralement le groupe rhône-alpin « Cosm’Alpes » d’astroparticule.
9.2 Faits saillants
Le fond diffus cosmologique à 3K représente l’observable physique la plus ancienne, accessible aujourd’hui,
décrivant l’Univers au moment du découplage du rayonnement et de la matière. Ces dix dernières années ont
vu l’arrivée de mesures de grande précision, grâce en particulier au satellite COBE (mesure absolue de la
température du rayonnement fossile à un millième près et première détection des anisotropies du 3 K) et aux
expériences ballons Boomerang et Maxima (les meilleures détections à haute résolution angulaire des
anisotropies, à l’heure actuelle). Ces mesures constituent une mine de données sur les conditions initiales de
l’Univers. Elles permettent d’une part de connaître le spectre des fluctuations de densité qui ont présidé à la
formation des structures que l’on observe maintenant. D’autre part, la physique de l’émergence des
anisotropies du rayonnement nous donne accès très précisément à l’ensemble des paramètres cosmologiques
de l’Univers (âge, densité, courbure, nature de la matière et autres). La physique de particules à partir d’une
extension du modèle standard propose des réponses au problème de la matière sombre non-baryonique. En
outre la détection directe de la matière sombre non-baryonique, sujet de recherche très dynamique,
permettrait d’identifier ses composants exotiques.
Depuis quelques années, la cosmologie observationnelle se développe fortement à Grenoble, grâce à la
participation ou à la conception de nouveaux instruments dédiés pour la plupart à la mesure précise du
rayonnement fossile à 3 K, citons ARCHEOPS, DIABOLO et PLANCK. PLANCK est le satellite qui sera lancé en
2007 qui devrait permettre d’atteindre avec une précision ultime le spectre de puissance angulaire des
anisotropies. En attendant, l’instrument sous ballon ARCHEOPS, dirigé par Alain Benoît, permet aux équipes à
la collaboration associée d’obtenir des résultats originaux précédant PLANCK.
9.3 Bilan d’activité
9.3.1 ARCHEOPS
L’expérience ballon ARCHEOPS ( 13 ) est née d’une collaboration internationale entre des laboratoires français
(CNRS- SPM, SDU et IN2P3 et CEA) et des laboratoires anglais, américains et italiens. Son objectif est la
mesure des anisotropies du rayonnement fossile à 3 K, trace du Big Bang. Grâce à une grande couverture de
ciel et une grande résolution angulaire, cette expérience est originale quant à la couverture en "fréquences
angulaires" sur le ciel.
Pour obtenir la résolution angulaire d’environ 8 minutes d’arc (soit le quart du diamètre apparent lunaire, 50
fois mieux que COBE), un télescope, dont le miroir primaire a un diamètre effectif de 1m50, observe le ciel
avec en son foyer des détecteurs de type bolométrique (sensible à une grande bande spectrale) à des
13 http: //www.ARCHEOPS.org
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