Published June 15, 2004 | Version v1
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Under the light of primordial black holes

Description

Primordial black holes are an exceptional problem to search for new physics, between general relativity, quantum mechanics, particle physics and cosmology. I draw some perspectives for studying those fascinating astrophysical objects. First, by using the cosmic-rays that should be emitted by the Hawking evaporation process. Links between the limits obtained and inflation models are proposed to obtain a very constraining upper bound on the power on small scales of the very early Universe. This region is totally out of what can be probed by the CMB and the LSS. The endpoint of the evaporation is studied in string gravity and primordial black holes are considered as a candidate for cold dark matter in the framework of broken scale invariance models. Finally, in scenarios with a low Planck scale (with large extra dimensions) the production of black holes with colliders is considered. I show that quantum gravity effects (Gauss-Bonnet coupling) could be exhibited by the LHC. Some perspectives related with the cosmological constant and with extremely high energy cosmic-rays are drawn. (author)

Abstract (French)

Les trous noirs primordiaux sont une sonde exceptionnelle pour rechercher des effets de nouvelle physique, a l'intersection de la relativite generale, de la mecanique quantique, de la physique des particules et de la cosmologie. Ce memoire presente quelques pistes d'etudes relatives a ces objets astrophysiques fascinants. D'abord, autour de leur recherche via l'etude des rayons cosmiques qui seraient emis par evaporation de Hawking. Des liens entre les limites obtenues et les modeles d'inflation sont ensuite proposes afin d'obtenir une borne superieure tres contraignante - et totalement inaccessible aux observables usuelles que sont le fond diffus et les grandes structures - sur la puissance aux petites echelles dans l'Univers primordial. La fin de l'evaporation des trous noirs est etudiee en gravite de corde et leur statut de candidat a la matiere noire froide revisite dans le cadre des modeles a brisure d'invariance d'echelle. Enfin, dans le cadre des modeles a basse echelle de Planck (c'est-a-dire presentant de larges dimensions supplementaires), la formation de trous noirs aupres des collisionneurs est envisagee. Nous montrons que des effets de gravite quantique (couplage de Gauss-Bonnet) pourraient etre sondes au LHC. Quelques voies d'investigations futures, liees a la presence d'une constante cosmologique ou au rayonnement cosmique d'energie extreme sont esquissees. (auteur)

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Original title (French)
A la lumiere des trous noirs primordiaux

Publishing Information

Imprint Pagination
64 p.
Report number
FRNC-TH--14269

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Notes
132 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses