au-delà du modèle standard et de la relativité

2015-023
La mission spatiale ACES et ses
successeurs: au-delà du modèle
standard et de la relativité
Créé le 04/09/2014 à 18:44
Proposant
Nom & Prénom
Guerlin Christine
Organisme
Laboratoire Kastler Brossel / SYRTE
Adresse
61 avenue de l'Observatoire
Code postal
75014
Ville
Paris
Adresse mail
[email protected]
Année campagne 2015
N° de fiche
2015-023
Statut
Soumis
Email du Directeur du Laboratoire
[email protected]
Descriptif du sujet
La mission spatiale ACES (Atomic Clocks Ensemble in Space) vise à réaliser une échelle de temps dans
l'espace, avec une très grande stabilité et exactitude. Les deux horloges de ACES, PHARAO et SHM,
seront installées début 2016 à bord de la Station Spatiale Internationale (ISS). L'échelle de temps de
ACES sera comparée aux meilleures horloges au sol dans plus de sept laboratoires métrologiques du
monde entier. Un lien micro-onde de dernière génération fera la liaison entre le sol et l'espace,
permettant ainsi de synchroniser et de comparer ces horloges entre elles. La différence d'altitude entre
les horloges spatiales et les horloges au sol permettra une mesure du décalage vers le rouge
gravitationnel (prédit par la relativité générale) avec une exactitude encore jamais atteinte, ainsi que la
recherche d'une violation de l'invariance locale de Lorentz et d'une possible variation temporelle de la
constante de structure fine. Dès aujourd'hui on prévoit les expériences spatiales qui succéderont à ACES,
et permettront de pousser encore plus loin la précision des mesures. Ces missions utiliseront entre
autres de nouveaux types d’horloges et/ou d’instruments complémentaires comme les interféromètres
atomiques. Un exemple est la mission STE- QUEST présélectionnée par l’ESA en 2010
(http://sci.esa.int/ste-quest/ ). Dans toutes ces expériences, la recherche d'une violation des principes
fondamentaux de la physique moderne nécessite l'utilisation d'un cadre théorique allant au-delà de la
relativité générale et du modèle standard. Nous proposons dans cette thèse d'explorer un des cadres
théoriques le plus exhaustif et utilisé dernièrement pour traiter l'invariance de Lorentz: l'Extension du
Modèle Standard (SME) (1,2), sans se limiter nécessairement à celui-ci. Un programme complet de
recherche contient les différentes étapes:
- se familiariser avec le modèle du SME
- modéliser l'expérience ACES dans le cadre du SME afin d’identifier les combinaisons de paramètres les
plus favorables
- simuler les signatures d'observables dues aux violations de l’invariance de Lorentz, et estimer les
contraintes sur les paramètres du SME
- inclure une recherche de ces termes dans l’analyse de données ACES (existante) qui permettra
d’obtenir des contraintes sur les paramètres du SME
- appliquer ces travaux aux premières données ACES attendues à partir de 2016
- participer aux réflexions autour des futures missions (comme STE-QUEST) pour optimiser leur retour
scientifique dans le domaine de la physique fondamentale, et du SME en particulier.
- estimer (par simulation numérique) les performances des missions futures dans ce cadre.
R&T CNES associée
Non
Cofinanceur proposé
ED 127, ED PIF
Laboratoire d'accueil envisagé
SYRTE - Observatoire de Paris
Profil du candidat (veuillez préciser la spécialité du Master)
profil thématique: relativité, modèle standard, physique atomique, simulation numérique, traitement de
données
spécialités de master possibles: astronomie, physique théorique, physique quantique
Directeur de thèse
Nom & Prénom Wolf Peter
Adresse mail
[email protected]
Responsable CNES de la thèse
Nom & Prénom
Structure
Adresse mail
Commentaire proposant
Commentaire coordinateur thèses
Fichier joint