Cosmology & Fundamental Physics

Trabajando en estrecha colaboración con los datos experimentales, nuestro departamento se centra en probar las leyes fundamentales de la física y el origen del universo físico. Trabajamos en las áreas de Física Nuclear, Partículas y Matemáticas, Cosmología Teórica y Experimental y Astronomía de Ondas Gravitacionales.

Investigación básica.

Este departamento hace la investigación básica en varios temas fundamentales relacionados con la física:

1) Comprender la aceleración cósmica y la evolución de las galaxias a través del estudio de la estructura a gran escala en Mapas Cósmicos. Esto incluye el desarrollo de predicciones y modelos precisos, análisis  de cadenas de datos y grandes simulaciones de CMB,lentes gravitacionales débiles y galaxias.
 
2) Teorías clásicas y cuánticas de gravedad modificada para comprender de manera unificada la evolución de nuestro universo: a partir del Big Bang y la inflación hasta una posible singularidad futura. Las fluctuaciones de la energía en el vacío cuántico y el efecto de Casimir en los dominios de la teoría cuántica de campos, de la gravedad y de la cosmología. Regularización de la función Zeta en este contexto. Formación de estrellas pesadas en modelos modificados de gravedad y su comparación con observaciones.

3) Gravedad relativista. Estudios teóricos de las principales fuentes de ondas gravitacionales, tanto para la construcción de formas de onda como para el desarrollo de nuevas ciencias a partir de las observaciones.

4) La física de los objetos estelares compactos, de sus componentes más pequeños  y la quark-gluon plasma phase que existía apenas milésimas de segundo después del Big Bang. Formulación y utilización de teorías de transporte asociadas a estas fases.
 

Investigación experimental

Este departamento está involucrado en una serie de experimentos basados ??en espacio y tierra, donde a menudo cubrimos la mayoría de los aspectos del proyecto: financiación y gestión, definición y diseño técnico y científico, desarrollo de instrumentación, producción e integración, software (control, gestión y reducción de datos) y la asimilación e interpretación de la ciencia. La lista actual de proyectos en curso, en diferentes etapas de su finalización (ver detalles de los proyectos principales a continuación) es:

5) Cartografiados de Galaxias Cosmológicas: Dark Energy Survey (DES), Physics of the Accelerating Universe Survey (PAUS), Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) y Euclid. Recientemente WFIRST y LSST surveys. Desarrollo de grandes simulaciones cosmológicas (MICE), reducción de las cadenas de datos y acceso al portal web de bases de datos.

6) Misiones de Ondas Gravitacionales: LISA-Pathfinder y eLISA. También  se trabaja en la  preparación del  Telescopio Einstein, STE-QUEST, ELGAR, 3Cat-2 y GRLOW (proyecto interno).

7) Misiones física fundamental: Dense Matter Working Group of the Large Observatory for X- Ray Timing (LOFT) y el Fundamental Physics Scientific Panel of X-ray Imaging Polarimetry Explorer (XIPE), que participa en la ESA Cosmic Vision M4 y laboratorios incluyen: integración, control y gestión de instrumentos; Hardware para misiones espaciales (unidades de control, sensores térmicos y magnéticos, sistemas ópticos y mecánicos); software para misiones espaciales; electrónica; interferometría láser a bajas frecuencias; CCD y caracterización de filtros; modelado y monitoreo térmico y óptico; vacío y enfriamiento criogénicos; guía del telescopio, enfoque y alineación; simulación de instrumentos y de imágenes; requisitos y documentación del proyecto; laboratorio óptico, laboratorio de magnetismo, salas blancas, salas oscuras y de operaciones.

Ejemplos de sinergias entre estos proyectos

DES se utiliza para el seguimiento rápido de detecciones de ondas gravitatorias. DES, DESI y PAU construyeron nuevos instrumentos Wide Field (DECam, DESI y PAUcam) para llevar a cabo estudios de galaxias de última generación y situarse en el foco principal de los telescopios de clase 4 m (Blanco, Mayall y WHT). Con estos instrumentos indagaremos sobre la historia de expansión del Universo y la evolución de las estructuras cósmicas mediante la medición de la modificación de formas de galaxias inducidas por los efectos de lente gravitatoria de la materia oscura y la distribución tridimensional de estructuras de galaxias y grupos de galaxias. Mientras que DECam y DESI son versiones actualizadas de conceptos existentes (por ejemplo SDSS), PAUcam es el primer instrumento de su tipo en explorar una nueva ventana en astronomía observacional: la de muestras completas con toda la información  sobre la distribución de energía espectral. Esta característica única en PAUcam nos permitirá realizar estudios de calibración clave para DES, DESI, Euclid, LSST y WFIRST. Para modelar estos cartografiados, utilizamos el supercomputador Marenostrum en el Barcelona Supercomputing Center, para desarrollar las simulaciones cosmológicas más grandes hasta la fecha, MICE. Las simulaciones y los catálogos reales de Galaxy se ponen a disposición del público a través de nuestro portal web CosmoHUB, desarrollado conjuntamente por el departamento de CFP y el Port d'Informació Científica (www.pic.es).

Jefe del Departamento: Enrique Gaztañaga

Institute of Space Sciences (IEEC-CSIC)

Campus UAB, Carrer de Can Magrans, s/n
08193 Barcelona.
Phone: +34 93 737 9788
Email: ice@ice.csic.es
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An institute of the Consejo Superior de Investigaciones Científicas

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Affiliated with the Institut d'Estudis Espacials de Catalunya

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