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Recherches d’effets de brisure de Symétrie de Lorentz et de Gravité Quantique avec les sources astrophysiques

Equipe et responsable de groupe : HESS (« High Energy Stereoscopic System ») responsable Pascal Vincent

Directeur de thèse : Agnieszka Jacholkowska

tél : 01 44 27 41 20

e-mail :Agnieszka.Jacholkowska lpnhe.in2p3.fr

Autres co-encadrants : Julien Bolmont

Titre : Recherches d’effets de brisure de Symétrie de Lorentz et de Gravité Quantique avec les sources astrophysiques

La symétrie de Lorentz est une des symétries fondamentales postulée dans le cadre de la relativité restreinte. Elle est bien vérifiée dans le domaine de la Physique des Particules aux énergies disponibles avec les accélérateurs. Depuis une dizaine d’années plusieurs expériences au sol ou dans l’espace essaient de détecter une éventuelle brisure de la symétrie de Lorentz aux énergies proches de l’énergie de Planck avec les photons issus des sources astrophysiques variables et lointaines en étudiant les effets de dispersion dans leur propagation. L’observation de tels effets permettrait d’ouvrir une nouvelle fenêtre sur les modèles de Gravité Quantique (cf. par ex. [1]). Les effets de 1er et de 2nd ordre pouvant apparaitre dans les relations de dispersion concernant la vitesse des photons dans le vide sont aussi bien prévus dans le cadre de certaines approches de la Gravité Quantique à boucles que dans la Théorie des Cordes.

Le travail de thèse se concentrerait autour de l’analyse de sources extragalactiques variables telles que les Galaxies Actives (AGNs) et les Sursauts Gamma (GRBs). L’expérience H.E.S.S. a analysé le signal provenant de divers AGNs avec 3 méthodes différentes en vue de la détection des effets de dispersion attendus lors de la propagation des photons dans le vide [2,3]. De même deux Sursauts Gamma détectés par la mission Fermi ont donné lieu à des résultats publiés dans les journaux scientifiques tels que Science et Nature [4,5] par la collaboration Fermi. Les limites obtenues sur l’échelle de la Gravité Quantique dans les cas des AGNs et des GRBs défavorisent les modèles proposés par la théorie des cordes (de mousse quantique). Toutefois, la synergie entre les études avec AGNs et GRBs n’a pas été exploitée : les dépendances en redshift ou en énergie des photons (complémentarité), ou l’édification des procédures permettant la combinaison des résultats.

Actuellement, les données de Fermi ont été rendues publiques, accessibles via le Web, ce qui permet aux membres de la collaboration H.E.S.S. d’envisager les études multi-longueurs d’onde communes sur des sources de types différents.

Le travail essentiel prévu dans le cadre de la thèse serait l’analyse des données existantes et futures de H.E.S.S. et de Fermi, en employant différentes méthodes pour chaque type des sources. Une estimation des effets systématiques de chaque mesure permettrait d’obtenir des résultats solides sur la brisure de la Symétrie de Lorentz. Il est d’un grand intérêt scientifique de croiser les méthodes utilisées par Fermi et H.E.S.S. pour des sources astrophysiques différentes présentant des délais internes pénalisant la mesure actuelle.

Le LPNHE a actuellement la charge de la construction de la caméra du 5e télescope de l’expérience H.E.S.S., qui commencera à prendre des données en 2012 et qui abaissera le seuil en énergie des mesures à quelques dizaines de GeV, dans le domaine de recouvrement de H.E.S.S. et de Fermi. L’étudiant aura l’opportunité de participer aux premières prises de données, ainsi qu’à l’analyse et au suivi de la qualité des données.

[1] G. Amelino-Camelia, J. Ellis, et al., Nature, 1998, 395, 525.

[2] F. Aharonian et al., HESS Collab., Phys. Rev. Lett., 2008, 101:170402, arXiv:0810.3475.

[3] A. Abramowski et al., HESS Collab., Astroparticle Physics, 2011, 34, 738-747, arXiv:1101.3650.

[4] A. A. Abdo et al., Fermi Collab., Science Express, 2009, 02/19/2009.

[5] A. A. Abdo et al., Fermi Collab., Nature, 2009, 462, 331.

Lieu de travail : LPNHE - Paris

Déplacements éventuels : Pays membre de la collaboration en Europe (Allemagne, Angleterre, Pologne, République Tchèque, Suède ...), Namibie (site de l’expérience).

Documentation : http://www.mpi-hd.mpg.de/hfm/HESS/HESS.shtml

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