Cosmological inflation and string theory: multifield aspects and primordial non-Gaussianities
Inflation cosmologique et théorie des cordes : aspects multichamps et non-gaussianités primordiales
Résumé
The embedding of cosmological inflation in high-energy physics motivates the construction of scenarios involving several scalar fields or/and non-standard actions. These scenarios generate primordial fluctuations whose deviations from Gaussianity can now be probed with an interesting accuracy and we study in this thesis the corresponding observational signatures. We first expose the relativistic theory of cosmological perturbations and the mechanism by which they are created during inflation. We then present a review of the different types of models that generate large primordial non-Gaussianities as well as of the methods to determine the latter. We present in particular several applications from a formalism known as covariant. We then deal with an inflationary scenario inspired by string theory known as Dirac-Born-Infeld inflation, and notably its multifield aspects. We finally describe the means carried out to detect the effects of primordial non-Gaussianities on the cosmological observables.
La description de l'inflation cosmologique dans le cadre de la physique des hautes énergies motive la construction de scénarios faisant intervenir plusieurs champs scalaires ou/et des actions de type non-standard. Ces scénarios génèrent des fluctuations primordiales dont les déviations à la gaussianité peuvent maintenant être sondées avec une précision intéressante et nous étudions dans cette thèse les signatures observationnelles correspondantes. Nous exposons tout d'abord la théorie relativiste des perturbations cosmologiques ainsi que le mécanisme de genèse de celles-ci pendant l'inflation. Nous dressons ensuite un panorama des différents types de modèles générant d'importantes non-gaussianités primordiales ainsi que des méthodes permettant la détermination de ces-dernières. Nous présentons à cet égard plusieurs applications d'un formalisme dit covariant. Nous traitons ensuite d'un scénario inflationnaire inspiré par la théorie des cordes appelé l'inflation Dirac-Born-Infeld, et notamment de ses aspects multichamps. Nous décrivons enfin les moyens mis en oeuvre pour détecter les effets des non-gaussianités primordiales sur les observables cosmologiques.