Download
mati re noire n.
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Matière noire PowerPoint Presentation
Download Presentation
Matière noire

Matière noire

141 Views Download Presentation
Download Presentation

Matière noire

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

  1. Matière noire Indices Possibilités Détection Herve Dole & Mathieu Langer (Merci à Gianfranco Bertone, Université de Padoue & IAP) NPAC – Bases de la Cosmologie Moderne – 2007

  2. Paramètres cosmologiques : état des lieux • Combinaison de données ‘indépendantes’ • Univers spatialement plat : ‘Constante Cosmologique’ : ~ 0.7 ‘Matière’ : ~ 0.3

  3. Courbes de rotation galactiques

  4. Courbe de rotation de la Voie Lactée (Clemens, 1985, ApJ 295)

  5. Courbe de rotation et Matière Noire Image UV GALEX, A. Gil de Paz, 2006

  6. Dégénérescence : disque vs. halo DM • Rapport Masse/Luminosité? (synth. pop. stellaires) • DM : profil de densité? (simulations, mal connu au centre) Broeils, 1992, A&A

  7. Matière Noire : Amas de galaxies ROSAT X-Ray A 2029 NGC720 DSS optical

  8. Mesure du profil de densité d’un amas • Image aux rayons X • L’émission X en un point de l’amas est fonction de la densité n en ce point, x ~ n2 • Question: Quel profil de densité pour produire l’émission X observée? Line: Best Fit Points: Observations Abell 2319 – Image ROSAT [millions of light years] • Procédure: • Choix du centre de l’amas • Moyenne azimutale de l’émission X • Courbe d’ajustement du profil X • Déduction de la densité requise

  9. « Lentillage » gravitationnel (http://hubblesite.org) Convergence Convergence + cisaillement

  10. Tout frais : carte 3D de Matière Noire! • Cartes haute fidélité de la distribution de matière noire à grande échelle, résolue en séparation angulaire et en profondeur grâce au Cosmic Evolution Survey du HST • (2 degres2) • Forme de 71 galaxies par arcmin2 •  champ de cisaillement •  masse totale projetée • Observations de suivi par VLT, Subaru, Cerro Tololo et Kitt Peak pour déterminer les redshifts Massey et al., Nature, 7 Janvier 2007

  11. Preuve “directe” : l’amas Balle de fusil • Image optique d’amas en fusion (ici: 1E 0657-558) • Reconstruction du cisaillement et de la convergence (lentilles gravitationnelles) • Cartes de densité projetée (contours verts) 200 kpc Clowe et al. ApJL 2006

  12. Preuve “directe” : l’amas Balle de fusil • Image X du même amas en fusion 1E 0657-558, par Chandra • Contours verts: convergence  (proportionnelle à la densité projetée) • Contours blancs: position des pics de  à 68.3%, 95.5% and 99.7% C.L. 200 kpc Clowe et al. ApJL 2006  Présence de masse gravitante non-lumineuse!

  13. Inventaire de la Matière dans l’Univers… 1% Etoiles 7% Gaz  structures virialisées Baryons 7% Gaz tiède/chaud  MIG Don’t know what Dark Matter is? Ask a Particle Physicist! 85% MATIERE NOIRE Non-baryonique

  14. Kaluza-Klein DM in UED Kaluza-Klein DM in RS Axion Axino Gravitino Photino SM Neutrino Sterile Neutrino Sneutrino Light DM Little Higgs DM Wimpzillas Cryptobaryonic DM Q-balls Mirror Matter Champs (charged DM) D-matter Cryptons Self-interacting Superweakly interacting Braneworld DM Heavy neutrino NEUTRALINO Messenger States in GMSB Branons Chaplygin Gas Split SUSY Primordial Black Holes … “WIMPs”! Candidats “Matière Noire” L. Roszkowski

  15. WIMP : fiche d’identité • Nom complet : Weakly Interacting Massive Particle • Rem : nom générique • Interactions : gravitationnelle, nucléaire faible (i.e. sections efficaces « plus faibles que faible ») • Masse : assez forte pour être non-relativiste aujourd’hui • Durée de vie : stable / assez longue pour ne pas avoir disparu • Densité relique : équation de Boltzmann + freeze-out • Nature?  SUSY?  KK Extra-dimensions?  New Physics!

  16. SUSY & LSP… • Supersymétrie? • Extension de l’algèbre de Poincaré : Q |Boson = |Fermion , Q |Fermion = |Boson {Q, Q} P , [H,Q] = 0 • Unification des couplages de jauge, hiérarchie des masses (Higgs) • Préserver conservation de B & L  R-parité, R = (-1)3B+L(-1)2S • Particules SM : R = +1 Particules SUSY : R = -1 • Conservation de R-parité (si) • Lightest Supersymmetric Particle stable! • Candidat “naturel” pour la Matière Noire • MSSM + R-parité  Neutralino :

  17. Dimensions Supplémentaires Universelles (EUD) • Kaluza-Klein : extra dimensions • EUD : tout champ se propage dans la 5e dim Conditions périodiques  quantification de l’impulsion Compactification de la dim. suppl. en chaque pt de l’espace à 3d

  18. Toy derivation of scalar Lagrangian (J.Virzi, UC Berkeley) • Heuristic derivation showing how mass terms appear – infinite tower of KK modes

  19. EDELWEISS DAMA ZEPLIN CDMS + IAS : saphir scintill. & chaleur Détection directe : Principe & Statut  n Détecteur (bolomètre) • Collision d’un WIMP sur un noyau •  Lumière •  Chaleur •  Charge Discrimination bruit de fond Cryogénie, …

  20. Détections Indirectes de DM • Télescopes gamma • Au sol (CANGAROO, HESS, MAGIC, MILAGRO, VERITAS) • Dans l’espace: satellite GLAST • Futur Cherenkov Telescope Array? • Télescopes Neutrino • Amanda, IceCube • Antares, Nemo, Nestor • Km3 • Satellites Antimatière • PAMELA • AMS-2 • Autres • Synchrotron • Effet SZ • Effet sur les étoiles… Détections indirectes

  21. Rayonnement d’annihilation SUSY (E. Nezri et al, 2001) Pour calculer les flux, il faut connaitre le détail des annihilations. Les sections efficaces d’annihilations des neutralinos peuvent être calculées par l’approche numérique (DarkSUSY, microMEGA, etc.) UED (Servant & Tait, 2002) Servant & Tait ont obtenu les sections efficaces d’annihilation pour les particules B(1). Dans la limite non-relativiste, elles ne dépendent que de la masse des B(1). (Merci à G. Bertone)

  22. Object baryoniques de masse stellaire et inferieure (Afonso et al, A&A, 2003)