What is astroparticle physics?

De nombreuses observations astrophysiques, couplées à la cosmologie, constituent des tests inestimables des nouvelles idées en physique des particules. La physique des astroparticules tente de répondre – entre autres - aux questions suivantes :

• Au vu de l’existence de matière noire majoritaire et inconnue, de quoi l’univers est-il fait ?
• Quelles sont les propriétés des neutrinos ? Quelle est la nature de leur masse ?
• Les neutrinos peuvent-ils être utilisés à la place de la lumière pour étudier par exemple les supernovae ?
• Quelle est l’origine des rayons cosmiques de très haute énergie, et comment interagissent-ils aux plus hautes énergies avec l’atmosphère terrestre ?
• Quelle est la nature de la gravitation, et des ondes gravitationnelles existent-elles ?
• Quelle est la nature du champ scalaire qui explique l’isotropie du rayonnement fossile ?

Le groupe IFPA étudie les conséquences de modèles existant (théories de grande unification, axions, univers miroir) sur les observations astrophysiques, et considère également le développement de nouveaux modèles (doublets de Higgs) et l’étude de leurs conséquences cosmologiques. Le groupe est également actif dans l’étude des collisions terrestres aux plus hautes énergies (TeVatron, LHC).

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Many astrophysical observations, coupled with cosmology, provide unique tests of new models in particle physics. Astroparticle physics thus tries to extend the Standard Model to answer the following questions, among others:

• Given the existence of dark matter, and its dominance over ordinary matter, what is the Universe made of?
• What are the properties of neutrinos, and why is their mass so different from that of other matter particles?
• Can neutrinos be used instead of light to study e.g. supernovae?
• What is the origin of high-energy cosmic rays, and how do they interact with the atmosphere of the Earth?
• Can one build a short-distance description of gravitation, and do gravitational waves exist?
• What is the nature of the scalar field which explains the isotropy and homogeneity of the microwave background?

The IFPA group studies the consequences of existing models (grand unified theories, axions, mirror universe) on astrophysical observables, and considers also the development of new extensions of the Standard Model (two-higgs doublet models) and their cosmological consequences. The group also studies physics related to high-energy colliders (TeVatron, LHC).