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Physique des Neutrinos

Le groupe de physique des particules élémentaires est associé à l'IIHE (Interuniversity Institute of High Energies) et impliqué dans l'expérience IceCube.
Il s'agit d'une expérience aux frontières de l'astrophysique et de la physique des particules exploitant un télescope à neutrinos installé au Pôle Sud de la Terre.
IceCube est une collaboration internationale de grand envergure, à laquelle participent quatre universités belges: l'ULB, la VUB, l'UGent et l'UMONS.
Le groupe de Mons est particulièrement impliqué dans la recherche de neutrinos à ultra-haute énergie, l'étude de la matière noire et la détection de signatures extradimensionnelles.
Sur un plan technique, nous hébergeons, et assurons la disponibilité et maintenance 24h/24 de la base de données de reconstruction/analyse principale de la collaboration, et exploitons une ferme de calcul dédié aux simulations et à la reconstruction de données.
 

Le Mouvement des Objets Compacts

Le mouvement des objets compacts gravitant les uns autour des autres, comme par exemple dans des systèmes binaires, est dicté par la géométrie de l'espace-temps. L'espace-temps lui-même est influencé par son contenu, c'est là l'essence de la Relativité Générale d'Einstein. Un des effets les plus important dans l'interaction gravitationnelle dans les systèmes binaires ou à plus de deux composants est du aux effets de marées. Les marées en gravitation Newtonienne sont connus depuis plus d'un siècle, mais leur équivalent relativiste est encore mal compris. Dans les modèles actuels, les effets de retard dus à la vitesse finie de propagation des ondes gravitationnelles ne sont pas pris en compte.
Inclure ces effets mène à prendre en compte les modes propres de résonance des objets compacts composant le système. Dans le cas des étoiles à neutrons, les effets de résonance peuvent même mener à des précurseur de sursaut gamma dus à la cassure de la croûte de l'étoile. De plus, ces systèmes binaires figurent parmi les meilleurs candidats comme sources pour les futurs détecteurs d'ondes gravitationnelles. Ces ondes portent une quantité d'information de premier choix concernant la structure de la matière composant les étoiles à neutron et donc de la matière nucléaire à haute densité.

Des membres du groupe de contact NS.UMons sont à la base d'une nouvelle formulation des effets de marées relativistes.

 

Modèles alternatifs à la gravitation

La prédiction même des trous noirs en Relativité Générale marque la limite du modèle. En effet, les trous noirs de la Relativité Générale cachent une singularité, où plus aucune mesure n'est possible, et donc plus aucune prédiction physique. Ces zones de densités infiniment élevés sont supposées être adoucies par un modèle plus fondamental qui décrirait la gravitation à petite échelle. Bien qu'il existe quelques candidats sérieux, une approche alternative et un peu plus phénoménologique consiste à déformer la Relativité Générale, à la modifier afin de tenter de régulariser les problèmes de la théorie d'Einstein. Ces modèles effectifs peuvent être inspirés des théories fondamentales où construite de manière plus ad hoc, mais dans tous les cas, ces théories alternatives de la gravitation doivent être validées en reproduisant les observations.

D'un autre coté, la plupart des observations à l'échelle de notre système solaire, ou même galactique ne font intervenir que des champs gravifiques faibles. Les étoiles à neutron constituent un laboratoire théorique de choix dans ce cadre puisqu'elles font intervenir des champs forts, permettant ainsi de tester théoriquement des modèles neufs dans des régimes de gravité fort et de les comparer aux observations. Une partie de notre recherche consiste à étudier certains modèles alternatifs à la gravitation d'Einstein afin de contraindre les paramètres libre de ces modèles, soit sur base d'arguments structurels ou de l'existence même d'étoiles à neutron dans l'univers.

 

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