 | |
| SPAT0010-1 | Cosmologie physique théorique
 |
|
| Durée : | 40h Th |
|
| Crédits/ECTS : |
|
|
| Titulaire(s) : | Christian Barbier, Michel Tytgat |
|
| Langue : | Langue française |
|
| Aperçu général : | Le cours fournira une introduction aux divers aspects théoriques de la cosmologie moderne. Nous espérons de la sorte convaincre l'étudiant que la méthode scientifique permet d'aborder les questions relatives à la naissance et à l'évolution de l'Univers peuvent être abordées avec une relative assurance.
Le Cours comportera deux parties, la première consacrée au modèle cosmologique standard, la seconde à l'Univers primordial. |
|
| Objectif du cours : | Le Cours comportera deux parties, la première consacrée au modèle cosmologique standard, au nouveau modèle cosmologique standard incluant les développements relatifs à l'Univers primordial.
Partie 1 : le modèle cosmologique standard (C. Barbier, 25 h)
Bref rappel de Relativité Générale : métrique spatio-temporelle et champ de gravitation, équations du mouvement (géodésiques), équations du champ.
Principales données observationnelles : décalage vers le rouge du spectre des galaxies, fond cosmologique de rayonnement, abondances des éléments,matière et rayonnement dans l'Univers actuel.
Le problème cosmologique. Nécessité d'hypothèses simplificatrices : homogénéité et isotropie spatiales, dérivation intuitive de la métrique de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker, cinématique cosmologique.
Dynamique cosmologique : équations du champ, équations d'état, quelques solutions (avec et sans constante cosmologique).
Notions sur les tests cosmologiques : distances, relation m-z (diagramme de Hubble-Sandage) et résultats actuels (univers en expansion accélérée, énergie noire)
Le modèle standard : notions sur les particules élémentaires et leurs interactions, ères cosmologiques, découplages, nucléosynthèse cosmologique.
Partie 2 : Univers primordial & Formation des structures (M. Tytgat, 15 h)
L'étude des premiers instants de l'univers nécessite de mettre en jeu les lois (connues ou à formuler) des interactions fondamentales.
Dans ce chapitre de cosmologie théorique, nous commencerons par passer en revue quelques problèmes du Modèle Cosmologique Standard à la lueur des données cosmologiques récentes (géométrie & horizon, baryons et matière noire, expansion accélérée) (environ 1h).
Nous montrerons ensuite comment les interactions fondamentales peuvent fournir des solutions plausibles à ces problèmes ( baryogénèse, matière noire & inflation) (environ 4h)
Une des questions les plus importantes en cosmologie concerne l'origine et l'évolution des structures à grandes échelles (amas de galaxies et au-delà). Nous expliciterons un mécanisme simple de formation des structures (instabilité de Jeans) à partir d'un univers homogène en expansion. (environ 2h)
Nous montrerons ensuite comment une période d'inflation pourrait être à l'origine des inhomogénéités primordiales et étudierons la forme de leur spectre (environ 2h).
L'évolution des inhomogénéités dépend de la composition. La fin du cours sera dédiée à l'analyse fine de l'évolution des inhomogénéités primordiales et à leur relation avec les anisotropies du fond de rayonnement cosmique et la distribution de la matière à grande échelle (environ 6h). |
|
| Pré-requis : | Bagage standard d'un étudiant physicien de dernière année, incluant la Relativité générale, la thermodynamique, la physique statistique. Les notions plus spécifiques sont abordées lorsque la nécessité s'en fait sentir, en évitant les complications mathématiques qui relèveraient d'un cours de 3ème cycle. |
|
| Travaux pratiques : | Non applicable pour ce Cours. |
|
| Organisation : | Le Cours sera donné à raison d'une séance de 2 heures par semaines, selon un calendrier à définir.
La première partie (25 heures) sera donnée par C. Barbier, la seconde (15 h) par M. Tytgat. |
|
| Notes de cours : | Partie 1 : copie des présentations Powerpoint.
Partie 2 : notes de cours résumées, pdf des figures. |
|
| Evaluation : | Examen oral comportant deux questions (une sur la Partie 1, une sur la Partie 2), préparées à notes ouvertes puis exposées par l'étudiant pour discussion. |
|
| Contacts : | cbarbier@ulg.ac.be
mtytgat@ulb.ac.be |
|
| Remarques : | Néant |
|
|
| |
