Détection de matière noire avec les missions microscope et lisa / dark matter detection with th[...]

L'objectif principal de la mission spatiale MICROSCOPE, en opération entre 2016 et 2018, était de tester le principe d'équivalence d'Einstein, en recherchant une violation putative de la relativité générale. Aucune violation n'a été trouvée, mais les meilleures contraintes sur une telle violation [1] et sur des théories alternatives à la relativité générale [2,3] ont été améliorées de deux ordres de grandeur. De plus, un sous-ensemble initial des données MICROSCOPE a été analysé dans notre groupe pour rechercher une éventuelle violation de l'invariance de Lorentz [4], sans trouver une violation non plus, mais avec une amélioration des contraintes sur l'extension du modèle standard (SME).


Dans la récente thèse de doctorat (2021-2024) de Jordan Gué [5], nous avons exploré différentes possibilités de recherche de matière noire (DM) ultralégère (< eV) en utilisant des expériences en laboratoire et dans l'espace. Il s'avère que MICROSCOPE devrait être sensible à la DM des axions dans une région de masse et de force de couplage jusqu'ici inexplorée [6], avec une phénoménologie particulière, assez différente de celles considérées jusqu'à présent dans les analyses de données MICROSCOPE. L'un des objectifs de la présente proposition de thèse est de mettre en œuvre une telle recherche de matière noire en utilisant l'intégralité des données MICROSCOPE. De plus, nous aimerions étendre notre test d'invariance de Lorentz initial [4] à l'ensemble des données MICROSCOPE. Ces deux objectifs donneraient des résultats révolutionnaires en physique fondamentale si un indice de matière noire ou de violation de Lorentz était découvert. Sinon, d'importantes contraintes sur les modèles de matière noire et les théories alternatives seront obtenues et publiées.


Un autre résultat de la thèse de doctorat de J. Gué [5] a été l'identification d'une possibilité de détecter la matière noire en utilisant l'antenne spatiale d'interféromètre laser (LISA) [7]. LISA est la prochaine mission phare de l'ESA et de la NASA, avec pour objectif principal d'observer les ondes gravitationnelles (GW) à partir de sources astrophysiques, ainsi que de mettre en œuvre plusieurs tests de physique fondamentale. Des études préliminaires dans [5] ont montré que LISA devrait être sensible à la DM ultralégère locale dans un certain nombre de modèles de DM, sans altérer sa capacité à observer les ondes gravitationnelles. Si cela s'avère correct, cela constituerait un nouvel objectif scientifique important de LISA, et pourrait bien conduire à une révolution dans notre compréhension de l'univers, mais à partir d'une « source » qui n'était pas prise en compte dans LISA auparavant. L'objectif de la proposition de thèse actuelle est d'explorer cette idée en plus de détail, par des simulations complètes et une analyse des données de LISA. Pour cela, il faudra identifier les méthodes les plus prometteuses pour la recherche d'un signal DM dans le bruit de LISA et parmi des milliers de signaux astrophysiques.


Début de la thèse : 01/10/2025
Funding category: Contrat doctoral
Concours d'accès aux contrats doctoraux


Nous recherchons un(e) étudiant(e) motivé(e) et désireux(se) de s'intégrer dans une équipe existante. Il/elle étudiera et développera les concepts théoriques et les méthodes numériques statistiques les mieux adaptés à l'exploration de la physique fondamentale dans des régions auxquelles seules les missions spatiales peuvent donner accès.

#J-18808-Ljbffr