Préparation à la nouvelle génération d'expériences de mesure des modes B du CMB

par Sylvain Vanneste

Projet de thèse en Astroparticules et cosmologie

Sous la direction de Matthieu Tristram et de Sophie Henrot-versille.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Particules, hadrons, énergie et noyaux: Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulation , en partenariat avec LAL - Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    Les résultats de la mission Planck ont confirmé de manière spectaculaire le modèle standard de cosmologie. La prochaine génération d'expériences pour la mesure du fond diffus cosmologique (Cosmic Microwave Background) sera dédiée à la mesure des modes B. Ce type de polarisation, générée par des perturbations tensorielles, signe la présence d'ondes gravitationnelles dans l'Univers primordial, ce qui représente la preuve d'une phase inflationnaire pre-big-bang. Cependant, l'amplitude de ce signal n'est pas contrainte par les modèles d'inflation. Ce sujet est au premier plan de l'actualité en cosmologie puisque les limites supérieures liées à la détection des modes B deviennent meilleures que les mesures indirectes. La thèse sera consacrée au développement d'outils pour l'analyse et l'interpretation des données d'expériences dédiées à la mesure de la polarisation du CMB, en particulier l'expérience QUBIC. Une telle mesure demande non-seulement une excellente sensibilité mais également un très bon contrôle des systématiques, en particulier des émissions d'avant-plans Galactique. Le groupe de Cosmologie du LAL a une très forte expérience dans le traitement de données CMB. Durant les 10 dernières années, nous avons été fortement impliqué dans la collaboration Planck, en particulier pour la création des cartes du ciel, l'estimation des spectres de puissance angulaire et la détermination des paramètres cosmologiques. Le travail proposé dans cette thèse sera d'abord d'adapter les outils existants et d'utiliser les données de Planck afin de fournir des prédictions réalistes et appropriés pour l'expérience QUBIC et les futures propositions de mission satellites (comme LiteBird ou Core+). Ensuite, nous nous concentrerons sur le développement de nouveaux algorithmes dédiés à la mesure des modes-B pour les petites et les grandes échelles angulaires, en prenant en compte les spécificités de l'instrument QUBIC. Nous nous intéresserons particulièrement aux contraintes qu'une telle expérience pourra donner sur les modèles d'inflation. En fonction de son intérêt, l'étudiant(e) pourra participer à la phase d'étalonnage de QUBIC. Enfin, durant la dernière année de thèse, nous devrions pouvoir participer à l'analyse des premières lumières de QUBIC. Le groupe CMB du LAL est composé de 5 chercheurs permanents et d'un post-doctorant.

  • Titre traduit

    Forecast and preparation to the next generation of CMB B-modes experiments


  • Résumé

    The results from the Planck mission have shown an impressive confirmation of the standard model for cosmology. The next generation of experiments for Cosmic Microwave Background will be dedicated to the measurement of the B-modes anisotropies. This type of polarisation, generated by tensor perturbations, is the sign of primordial gravitational waves which are the smoking-gun for the inflation models. But the amplitude of this signal is not constrained from the theoretical side. Those days are very interesting as the current upper-limits set from the B-modes are now at the level of indirect measurements. The thesis will be dedicated to the development of tools for the analysis and the interpretation of data from experiments dedicated to CMB polarisation, in particular the QUBIC ground-based experiment. Such a measurement will require both a very accurate sensitivity and a very good control of the systematics, in particular coming from the Galactic foreground emissions. In the cosmology group at LAL, we have an extensive experience in CMB data analysis. In the last decade, we have been strongly involved in the Planck Collaboration in particular for map-making, power-spectra estimation and cosmological parameter estimation. The work proposed for the thesis will be first to adapt the tools already existing and make use of the Planck data in order to give appropriate and realistic forecast for the QUBIC experiment and for the future satellite proposals (like LiteBird and Core+). Then we will concentrate on developing new algorithms dedicated to the B-mode measurement for either large or small scales, taking into account the specific details of the QUBIC experiment. We will give particular attention to the constraints that such an experiment will be able to set on the inflation models. If interested, the candidate will have the opportunity to participate in the calibration of the QUBIC instrument. Finally, during the last year of the thesis, we should be able to participate to the analysis of the first light of QUBIC. The CMB group at LAL is made of 5 permanent researchers and one post-doc.