Cosmologie

Context. One of the main questions of modern cosmology and physics concerns the origin of the Universe, its structure and its evolution, as we observe today. Thanks to the tremendous progress made in the last decade, in big part driven by the Europe-led satellite mission Planck, the stage has been set to start addressing this kind of questions for the first time in a meaningful way.

L’observation des fluctuations du fond diffus micro-onde fournissent une vue unique sur l'univers primitif et les lois fondamentales de la physique aux énergies les plus extrêmes (typiquement douze ordres de grandeur au-dessus de ce qui pourrait être atteint au Large Hadron Collider). La mission spatiale Planck, menée avec succès par l’Europe, a fourni la caractérisation ultime des fluctuations en intensité du CMB et une détection robuste de certains signaux polarisés.

Observations of the Cosmic Microwave Background fluctuations provide a unique view onto the early universe and the fundamental laws of physics at the most extreme energies (typically twelve orders of magnitude above what could be achieved at the Large Hadron Collider). The successful European-led space mission Planck provided the ultimate characterization of the CMB fluctuations in total intensity and a robust detection of some of the polarization signal.

Les données de la mission spatiale Planck, qui a observé l'émission de la totalité du ciel microonde dans 9 bandes de fréquences entre 30 et 857 GHz, constituent une mine d'information pour la compréhension et la caractérisation des diverses émissions astrophysiques émettant dans cette gamme de longueur d'onde.

La détection d'une signature d'ondes gravitationnelles primordiales dans les modes B de polarisation du fond cosmologique microonde est l'un des objectifs phares en cosmologie observationnelle pour la décennie à venir. L'une des principales difficultés de cette détection réside dans la contamination du signal par les émissions astrophysiques d'avant-plan. L'objectif du stage sera d'évaluer l'impact de cette contamination en fonction des modèles d'émission astrophysique.

Les études du fond diffus cosmologique (CMB -
https://fr.wikipedia.org/wiki/Fond_diffus_cosmologique) est l'un des
piliers de la cosmologie, et a contribué à transformer le domaine en
science de précision. Il reste cependant beaucoup à apprendre du
CMB. Le « Saint Graal » des recherches du CMB est de détecter la
signature des ondes gravitationnelles primordiales dans la
polarisation du CMB. Comme nous recherchons des signaux toujours plus

L’étude des fluctuations polarisées du rayonnement fossile à 3K (Cosmic Microwave Background, CMB) apparaît aujourd’hui comme une voie incontournable pour progresser dans notre compréhension de l’Univers.  Dans cette perspective, l’expérience internationale QUBIC (Q and U Bolometric Interferometer for Cosmology) utilise une méthode de détection innovante basée sur l’interférométrie bolométrique. Celle-ci permet de combiner l’immunité aux effets systématiques induit par l’interférométrie et la sensibilité des détecteurs cryogéniques incohérents.

The characterization of the polarized fluctuations of the Cosmic Microwave Background (CMB) is a major scientific way to further understand the primordial Universe. QUBIC (Q & U Bolometric Interferometer for Cosmology) is an international experiment dedicated in the measurement of this signal. It is based on a new detection technique called bolometric interferometry in order to combine the high immunity to systematic effects of an interferometer with the high sensitivity of low temperature incoherent detectors.

To optimise the optical performances of a future space instrument dedicated to CMB polarisation observations, it will be very interesting to reduce the physical size of the focal plane without decreasing the number of detectors. An elegant way to reach such architecture would be to use multichroic detectors that are sensitive to multiple frequency bands. A large bandwidth antenna could be used to feed multiple detectors (TESs or KIDs) through different bandpass filters.

L’étude des fluctuations polarisées du rayonnement fossile à 3K (Cosmic Microwave Background, CMB) apparaît aujourd’hui comme une voie incontournable pour progresser dans notre compréhension de l’Univers.