Modeling and measuring the weak lensing of CMB polarization in current and future ground-based experiments / Giulio Fabbian ; sous la direction de Radek Stompor

Date :

Editeur / Publisher : [S.l.] : [s.n.] , 2013

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : anglais / English

Cosmologie

Fond diffus cosmologique

Lentilles gravitationnelles

Simulation par ordinateur

Polarisation (physique nucléaire)

Stompor, Radek (Directeur de thèse / thesis advisor)

Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019) (Organisme de soutenance / degree-grantor)

Résumé / Abstract : Cette thèse présente une étude détaillée des problèmes et des difficultés qui concernent les méthodes actuelles de simulations de l'effet de lentille gravitationnelle sur le fond diffus cosmologique (CMB) à la fois d'une point de vue numérique et physique. Je propose une méthode semi-analytique capable de prédire à priori la précision de ces simulations qui a été validée de manière extensive avec des simulations numériques issues d'une méthode numérique implémentée à cet effet. Cela a permis de produire des résultats de très haute précision avec des résolutions sans précédent, avec lequel il sera possible de tester en détail les effets non linéaires dans l'évolution des grandes structures. Je décris ensuite des améliorations de la méthode en utilisant des méthodes innovantes de calcul sur des processeurs graphiques (GPU) et une nouvelle méthode d'interpolation qui préserve la nature bornée des signaux dans l'espace harmonique développée dans le cadre de cette thèse. Je présente enfin une expérience en cours dédiée à la détection de l'effet de lentille gravitationnelle sur la polarisation du CMB, Polarbear, en détaillant l'activité d'analyse des données de la première saison d'observation dans laquelle j'ai été impliqué et ses futurs développements instrumentaux. Ces derniers permettront de détecter la masse totale des neutrinos avec une précision excellente en utilisant l'effet de lentille.

Résumé / Abstract : Gravitational lensing effect on Cosmic Microwave Background (CMB) anisotropies is sensitive to structure formation history around a redshift of 2. Therefore it allows constraining physical effects to which CMB signal of primordial origin is weakly sensitive. These include small changes of the matter power spectrum caused by the presence of massive neutrinos and dark energy, what in turn can set precise constrains on the sum of neutrino massive and the nature of dark energy. Measuring precisely the lensing effect on CMB polarization is also a mandatory step for the study of primordial signais on CMB polarization coming from inflationary gravitational waves, because the lensing-generated signal will be one of the major source of contaminant for the detection of this imprint. In order to fully exploit the entire information contained in CMB lensing, sophisticated data analysis methods have to be used and tested precise simulations of this effect will be of crucial importance. In this thesis I describe the challenges and problems involved in simulating efficiently and accurately the lensing effect on polarized CMB signais, both from a numerical and physical perspective, and introduce some new advanced algorithms and methods devised to address them. I then discuss difficulties involved in extracting CMB signals from the real data by presenting data analysis of a data set collected by a current CMB polarization experiment, POLARBeaR. I complement this latter part by presenting forecasts of the science goals, which can be attained with future upgrades of this instrument, which will target both primordial and lensing-generated B-mode signals.