Plusieurs auteurs (1-4) ont noté que notre Univers, pour tous les tests cosmologiques "locaux" (z < 3), ressemble fortement à un univers « coasting » (ni en décélération ni en accélération). Ceci contraste avec la description dominante de notre univers, la cosmologie dite Lambda-CDM, qui comprend environ 95% de deux composants inconnus, la matière noire et l'énergie noire, aux côtés de 5% de matière nucléaire ordinaire, et des périodes alternées de décélération et d'accélération.

La confiance en cet univers de densité totale critique est principalement due à l'observation du spectre CMB (Cosmological Microwave Background), qui présente un pic acoustique prédominant à l'échelle d’un degré. Cependant, il est fascinant de constater que le pic acoustique de l'annihilation matière-antimatière dans l'univers de Dirac-Milne – un univers symétrique matière-antimatière où les particules d'antimatière ont une masse gravitationnelle négative – apparaît également à l'échelle d’un degré, tandis que les autres paramètres cosmologiques de l'univers de Dirac-Milne, comme l'âge, la nucléosynthèse ou la distance de luminosité des supernovae SN1a sont également remarquablement conformes avec notre univers. Ces coïncidences constituent une forte motivation pour étudier plus précisément cette cosmologie. 

En outre, plusieurs expériences de précision sont actuellement en cours au CERN pour tester la réponse gravitationnelle des atomes d'anti-hydrogène. Les premiers résultats des collaborations Gbar, ALPHA-g et AEgIS devraient être disponibles peu après le « long shutdown » actuel du CERN, dès 2021.

Le présent contrat postdoctoral propose d'étudier l'histoire de la formation des structures dans la cosmologie de Dirac-Milne, comparée en particulier à la cosmologie Lambda-CDM, et le développement de structures à grande échelle, qui conduisent naturellement à des structures à l'échelle de 100 Mpc, et pourraient donc imiter un signal BAO (oscillations acoustiques baryoniques), attribué à une échelle comobile fixe dans la cosmologie Lambda-CDM.

L'expérience acquise dans le domaine de la simulation numérique de systèmes autogravitants à grande échelle sera un critère important dans le processus de sélection du candidat. En fonction du profil du candidat, d'autres sujets d'étude liés à la cosmologie de Dirac-Milne seront possibles, notamment : contraintes sur le paramètre de Hubble couplé à d'autres paramètres, étude du spectre CMB, nucléosynthèse primordiale de He3 (surproduit dans la cosmologie de Dirac-Milne mais mal mesuré et mal contraint), et calcul du paramètre η(Nbaryon/Nphoton) résultant d'une annihilation matière-antimatière.

[1]       I. Tutusaus, B. Lamine, A. Dupays, and A. Blanchard, A&A 602, A73 (2017). 

[2]       J. T. Nielsen, A. Guffanti, and S. Sarkar, Sci. Rep. 6, 35596 (2016).

[3]       A. Dev, M. Safonova, D. Jain, D. Lohiya, Phys. Lett. B548, (2002) 12. 

[4]       F. Melia, A.S.H. Shevchuk, MNRAS 419, 2579 (2012). arXiv:1109.5189

Activités

- Analyse, modélisation et simulation par ordinateur

Compétences

- Techniques de programmation
- Expérience souhaitée en simulation de systèmes à N corps auto-gravitant
- Anglais parlé et écrit
- Autonomie et aptitude au travail en équipe 

Contexte de travail

Le travail s'effectuera principalement au laboratoire APC (Astroparticule et Cosmologie), 10 Rue Alice Domon et Léonie Duquet, 75013 Paris.

Informations complémentaires

Des déplacements, a priori de courte durée, pourront être effectués, en particulier à l'université de Strasbourg (IPCMS) ou au CERN, dans le cadre de l'expérience Gbar de mesure de la masse gravitationnelle de l'anti-hydrogène. Afin de mieux appréhender le contenu scientifique du contrat, le candidat est invité à consulter les références suivantes :

A. Benoit-Lévy and G. Chardin, “Introducing the Dirac-Milne-Universe ”, A&A 537 A78 (2012).

G. Manfredi, J-L. Rouet, B. Miller, and G. Chardin, “Cosmological structure formation with negative mass”, Phys. Rev. D 98, 023514 (2018).

G. Chardin and G. Manfredi, "Gravity, antimatter and the Dirac-Milne universe", Hyperfine Interactions (2018) 239: 45.

Contacts

Les candidats intéressés sont invités à contacter :

Gabriel Chardin, APC, Université Paris-Diderot and CNRS : gabriel.chardincnrs.fr

ou :

Giovanni Manfredi, IPCMS, Université de Strasbourg and CNRS giovanni.manfrediipcms.unistra.fr