Cosmologie numérique : théories, modèles et observations – CoNTMO

Les expériences à venir d'observation du fond diffus cosmologique (Planck) et des répartition de masse dans l'univers (catalogues de galaxies et astigmatisme cosmique, en particulier le projet DUNE) vont produire des volumes de données importants qui permettront en plus de réaliser un inventaire détaillé du contenu matériel actuel de l'univers, d'en étudier aussi la physique et l'évolution à des époques très anciennes non accessibles par l'expérimentation directe. La communauté scientifique dispose à l'heure actuelle de nombreux outils numériques grace auxquels on connaît très précisément l'évolution des structures dans l'univers depuis la nucléosynthèse. Par contre, si l'évolution de l'univers à des époques plus reculées a déjà abondamment été étudiée par diverses méthodes limitées à des cas solubles analytiquement mais peu réalistes, elle n'a pas encore fait l'objet d'investigations comparables au niveau numérique pour des modèles physiquement plus plausibles. Le domaine d'étude concerné comprend, en plus des modèles d'inflation, des modèles motivés par la théorie des cordes ou d'autres théories quantiques de la gravitation par l'intermédiaire de la phénoménologie (théorie de champs effective). Il s'agira par exemple du pré big-bang, des cosmologies non singulières, des modèles à dimensions supplémentaires et autres branes, voire de la physique transplanckienne. Des expériences de haute précision comme Planck et DUNE ne permettront de tester les prédictions de ces modèles d'univers primordial que par l'intermédiaire d'effets fins qui nécessitent une approche numérique. Il n'existe pas encore d'équipes spécialisées dans ce domaine, pourtant appelé à se développer dans un futur proche, mais toutes les compétences requises sont déjà présentes en France, en particulier à l'Institut d'Astrophysique de Paris où des composantes importantes des projets expérimentaux sont développées. Cette demande a donc pour objectif d'utiliser cette occasion unique de former le premier groupe de pointe dans le domaine au niveau international.