Cosmic Microwave Background Discipline Working

Résumé

Président : Matt Dobbs, Université McGill

Dans ce rapport, le Groupe de travail sur le fonds diffus cosmologique (désigné par le sigle anglais CMB) présente une feuille de route et des recommandations pour la prochaine décennie de l'astronomie du CMB depuis l'espace, au Canada.

Science fondamentale

Comment l'Univers a-t-il débuté? L'inflation est le principal paradigme théorique pour décrire les premiers moments après le Big Bang. Une preuve irréfutable des modèles inflationnistes les plus plausibles serait l'existence d'un fonds d'ondes gravitationnelles qui aurait laissé une signature dans le CMB, sous forme d'une faible composante rotationnelle dans la polarisation du CMB aux grandes échelles angulaires. Sa détection permettrait de sonder directement la physique des très hautes énergies. L'objectif principal de la feuille de route décennale décrite dans ce document est de mesurer la polarisation du CMB afin de détecter la signature laissée par les ondes gravitationnelles inflationnistes, ou de fixer la limite supérieure de son échelle d'énergie. Ces mesures constitueront des tests additionnels de la théorie de la gravité d'Einstein aux grandes échelles, elles fourniront de l'information sur de nouvelles particules ou forces et elles permettront éventuellement de mieux comprendre l'énergie sombre. Elles ouvriront une nouvelle fenêtre sur l'Univers, créant ainsi de nouvelles connaissances qui maintiendront la tradition d'excellence internationale du Canada dans ce domaine.

Expertise canadienne

La communauté canadienne des chercheurs sur le CMB au Canada est caractérisée par un niveau élevé d'expertise dans les universités, avec un engagement ferme envers la formation des étudiants diplômés. Les Canadiens se sont établis comme leaders mondiaux dans l'électronique de détection, l'analyse des données et les logiciels connexes, et dans la conception, l'intégration et l'utilisation de télescopes transportés par des ballons stratosphériques. Par exemple, les expériences en cours partout dans le monde qui utilisent la génération actuelle de détecteurs bolométriques (plus de deux cents) ont une chose en commun : leur électronique de lecture a été fournie par des chercheurs canadiens en CMB, et les Canadiens sont des partenaires dans les retombées scientifiques de ces projets. Les universitaires canadiens ont commencé à transférer cette technologie à leurs partenaires industriels. Les stagiaires participent à chaque aspect de l'élaboration et du déroulement des expériences, ce qui forme des personnes ayant une expérience inégalée dans le développement et l'analyse d'instruments scientifiques.

Feuille de route décennale

Notre Groupe de travail prévoit qu'il y aura une ou deux autres générations d'expériences spécialisées suborbitales et au sol devant aboutir à une mission satellitaire d'envergure visant à cartographier la polarisation du CMB sur l'ensemble du ciel avec une résolution angulaire suffisante pour étudier les signaux des lentilles gravitationnelles et une sensibilité d'au moins un ordre de grandeur supérieur à toute expérience actuellement élaborée. Par conséquent, la communauté canadienne des chercheurs en CMB prévoit avoir une participation significative aux missions suivantes au cours de la prochaine décennie :

  • le satellite Planck, dont le lancement est prévu en 2009;
  • les expériences EBEX et SPIDER avec polarimètres emportés par ballon, dont les vols scientifiques auront lieu de 2009 à 2013. Nous prévoyons qu'au moins une autre mission suborbitale sera élaborée au cours de cette décennie;
  • un partenariat international pour un satellite construit expressément pour étudier la polarisation du CMB et qui serait lancé vers la fin de la prochaine décennie.

Ce programme doit aller de pair avec un engagement rigoureux envers le développement de la technologie et la formation du personnel tant par la communauté des chercheurs que par les organismes de financement. Cette feuille de route pour la recherche depuis l'espace profitera de la vaste expérience de nos chercheurs avec les projets au sol.

Recommandations

  • L'ASC devrait continuer à financer les projets suborbitaux selon leurs mérites, dans le cadre du programme des Petites missions ou d'un programme similaire. La communauté de chercheurs et l'Agence devraient prévoir une nouvelle génération de missions CMB suborbitales après l'ensemble de missions actuellement financées.
  • Financer les missions pour leur durée de vie, y compris l'analyse des données, pour autant que l'on démontre dans le cadre d'évaluations périodiques par les pairs qu'elles sont scientifiquement productives. Ceci est particulièrement important pour la mission Planck, mais également pour toutes les missions CMB. L'expansion d'un programme de type Programme de mise en valeur des sciences spatiales PMVSS pour les stagiaires postdoctoraux serait suffisante, pourvu que l'on dispose de fonds adéquats.
  • Assurer la continuité du financement pour le développement de la technologie et la formation de personnel hautement qualifié, éventuellement grâce à un nouveau programme du type FONCER (CRSNG). Financer le développement de la technologie par le truchement du programme PMVSS.
  • Financer la participation en tant que partenaire à part entière à un effort international pour une mission ambitieuse qui produira des cartes de la polarisation du CMB pour l'ensemble du ciel. Le Groupe de travail participera activement à l'exercice de planification à long terme de la CASCA afin d'assurer qu'il existe un large soutien de la communauté pour cette mission.