Descriptif

PHY574 - Cosmologie

La cosmologie est un champ d’application de la physique qui porte sur l’Univers comme objet physique, son contenu matériel ou énergétique, son histoire passée et son évolution dynamique. C’est un domaine de recherche qui a connu des progrès extraordinaires au cours des dernières décennies grâce à l’utilisation d’outils observationnels toujours plus performants (observatoires au sol ou missions spatiales) et l’émergence de concepts théoriques nouveaux hérités des développements théoriques du 20ième siècle. Ces constructions ont pris corps dans le modèle du «big-bang chaud» dont nombre de prédictions ont maintenant été vérifiées avec une très grande précision.

Ainsi on peut aujourd’hui retracer dans ses grandes lignes l’histoire de l’Univers depuis ses premiers instants jusqu’à maintenant. Cette histoire nous conduit à explorer les phases successives sous lesquelles la matière existe. L’étude de la dynamique de l’univers permet aussi de comprendre comment les grandes structures de l’Univers, galaxies, amas de galaxies ou superamas de galaxies, résultent de l’instabilité gravitationnelle opérant dans un milieu initialement composé de perturbations de densité de très faible ampleur. Si il existe un paradigme théorique permettant de comprendre l’origine de ces perturbations de densité, l’« inflation », le modèle détaillé de cette phase reste à construire. Mentionnons enfin les observations qui montrent que la majeure partie du contenu énergétique de l’Univers est composé de « matière noire » (invisible) et d’ « énergie noire », dont la nature et l’origine restent incomprises. Les années à venir apporteront peut-être des éléments de réponses à ces questions, autant d’informations précieuses sur la physique fondamentale régissant des lois de la gravitation et des autres interactions.

Cet enseignement d'approfondissement propose donc une introduction à la cosmologie moderne par le biais d’une série de sept cours d’environ deux heures chacun, complétée par des présentations d'intervenants extérieurs, des travaux dirigés et des travaux de recherches personnels sur un sujet d'approfondissement au choix de l’élève.

 Plan du cours :

1- Introduction à la cosmologie moderne
2- Les grandes structures de l'univers (2 parties)
3- L'origine des structures, inflation (2 parties)
4- Des fluctuations de métrique primordiales aux observations (2 parties)

Référence bibliographique :

« Cosmologie : des fondements théoriques aux observations » de F. Bernardeau
• Editeur : EDP Sciences (11 octobre 2007)
• Collection : Savoirs actuels

Niveau requis : PHY430 - Physique quantique avancée et PHY433 - Physique statistique 1

Langue du cours : Français

Crédits ECTS : 5