Contraintes cosmologiques sur les cordes cosmiques à l’aide de réseaux neuronaux

1. Résumé du projet

Dans le cadre de ma subvention FRQNT précédente, mes étudiants et moi avons développé l’utilisation de réseaux neuronaux pour la recherche de signaux de cordes cosmiques dans les cartes du fond diffus cosmologique (CMB). Parmi nos résultats, nous avons pu utiliser la théorie de l’information pour trouver une limite qui décrit les limites de la détection des cordes possibles et qui montre que les propositions de détection actuelles ont atteint ces limites. Cette limite de détection est bien supérieure à celle d’une tension de corde de 1e-12. Ceci est une valeur significative parce que si la tension de corde théorique était inférieure à cette valeur, nous pourrions exclure non seulement des modèles de théorie de grande unification (GUT), mais également les extensions de Modèle Standard qui mènent aux supercordes cosmiques.  Nous souhaitons maintenant étendre nos techniques aux cartes d’intensité de 21 cm qui possèdent beaucoup d’information où on est sensible aux tensions de cordes beaucoup plus faibles.

Nous proposons d’étendre le cadre Bayésien et les réseaux neuronaux que nous avons développés pour les cartes CMB bidimensionnelles aux cartes d’intensité tridimensionnelles de 21 cm. Cette extension est d’autant plus pertinente et prometteuse maintenant que l’expérience EDGES (Experiment to Detect the Global Epoch of reionization Signature) a récemment mis en évidence une caractéristique d’absorption plus forte que prévu dans le spectre de 21 cm. De plus, il y a cinq ans, nous avons fait remarquer que l’existence de cette caractéristique d’absorption dans le signal de 21 cm serait le meilleur endroit pour rechercher une signature de sillage de cordes cosmique.

Ce travail a le potentiel d’avoir un grand impact soit en trouvant des preuves pour les cordes cosmiques, soit en déterminant que la tension des cordes doit être inférieure à 1e-12, limitant ainsi la physique au-delà du Modèle Standard dans une gamme d’énergie complémentaire à celle mesurée par les accélérateurs de particules. En outre, ce travail normaliserait les techniques d’apprentissage automatique dans l’analyse des cartes du CMB et d’intensité de 21 cm et unifierait l’analyse par rapport à la situation actuelle où il existe une pléthore de techniques et d’options parmi lesquelles on doit choisir quand on analyse une carte. Finalement, ce projet aura un impact significatif sur la formation de la prochaine génération de scientifiques.