Cosmology intertwined: A review of the particle physics, astrophysics, and cosmology associated with the cosmological tensions and anomalies - Archive ouverte HAL
Communication Dans Un Congrès Année : 2022

Cosmology intertwined: A review of the particle physics, astrophysics, and cosmology associated with the cosmological tensions and anomalies

Elcio Abdalla , Guillermo Franco Abellán (1) , Amin Aboubrahim , Adriano Agnello , Ozgur Akarsu , Yashar Akrami (2, 3) , George Alestas , Daniel Aloni , Luca Amendola , Luis A. Anchordoqui , Richard I. Anderson , Nikki Arendse , Marika Asgari , Mario Ballardini , Vernon Barger , Spyros Basilakos , Ronaldo C. Batista , Elia S. Battistelli , Richard Battye , Micol Benetti , David Benisty , Asher Berlin , Paolo de Bernardis , Emanuele Berti , Bohdan Bidenko , Simon Birrer , John P. Blakeslee , Kimberly K. Boddy , Clecio R. Bom , Alexander Bonilla , Nicola Borghi , François R. Bouchet (4) , Matteo Braglia , Thomas Buchert (5) , Elizabeth Buckley-Geer , Erminia Calabrese , Robert R. Caldwell , David Camarena , Salvatore Capozziello , Stefano Casertano , Geoff C.-F. Chen , Jens Chluba , Angela Chen , Hsin-Yu Chen , Anton Chudaykin , Michele Cicoli , Craig J. Copi , Fred Courbin , Francis-Yan Cyr-Racine , Bozena Czerny , Maria Dainotti , Guido d'Amico , Anne-Christine Davis , Javier Pérez de Cruz , Jaume de Haro , Jacques Delabrouille (6, 7, 8) , Peter B. Denton , Suhail Dhawan , Keith R. Dienes , Eleonora Di Valentino , Pu Du , Dominique Eckert , Celia Escamilla-Rivera , Agnès Ferté , Fabio Finelli , Pablo Fosalba , Wendy L. Freedman , Noemi Frusciante , Enrique Gaztañaga , William Giarè , Elena Giusarma , Adrià Gómez-Valent , Will Handley , Ian Harrison , Luke Hart , Dhiraj Kumar Hazra , Alan Heavens , Asta Heinesen (5) , Hendrik Hildebrandt , J. Colin Hill , Natalie B. Hogg , Daniel E. Holz , Deanna C. Hooper , Nikoo Hosseininejad , Dragan Huterer , Mustapha Ishak , Mikhail M. Ivanov , Andrew H. Jaffe , In Sung Jang , Karsten Jedamzik (1) , Raul Jimenez , Melissa Joseph , Shahab Joudaki , Marc Kamionkowski , Tanvi Karwal , Lavrentios Kazantzidis , Ryan E. Keeley , Michael Klasen , Eiichiro Komatsu , Léon V.E. Koopmans , Suresh Kumar , Luca Lamagna , Ruth Lazkoz , Chung-Chi Lee , Julien Lesgourgues , Jackson Said Levi , Tiffany R. Lewis , Benjamin L'Huillier , Matteo Lucca , Roy Maartens , Lucas M. Macri , Danny Marfatia , Valerio Marra , Carlos J.A.P. Martins , Silvia Masi , Sabino Matarrese , Arindam Mazumdar , Alessandro Melchiorri , Olga Mena , Laura Mersini-Houghton , James Mertens , Dinko Milakovic , Yuto Minami , Vivian Miranda , Cristian Moreno-Pulido , Michele Moresco , David F. Mota , Emil Mottola , Simone Mozzon , Jessica Muir , Ankan Mukherjee , Suvodip Mukherjee , Pavel Naselsky , Pran Nath , Savvas Nesseris , Florian Niedermann , Alessio Notari , Rafael C. Nunes , Eoin Ó. Colgáin , Kayla A. Owens , Emre Ozulker , Francesco Pace , Andronikos Paliathanasis , Antonella Palmese , Supriya Pan , Daniela Paoletti , Santiago E. Bergliaffa Perez , Leandros Perivolaropoulos , Dominic W. Pesce , Valeria Pettorino (9) , Oliver H.E. Philcox , Levon Pogosian , Vivian Poulin (1) , Gaspard Poulot , Marco Raveri , Mark J. Reid , Fabrizio Renzi , Adam G. Riess , Vivian I. Sabla , Paolo Salucci , Vincenzo Salzano , Emmanuel N. Saridakis , Bangalore S. Sathyaprakash , Martin Schmaltz , Nils Schöneberg , Dan Scolnic , Anjan A. Sen , Neelima Sehgal , Arman Shafieloo , M.M. Sheikh-Jabbari , Joseph Silk (4) , Alessandra Silvestri , Foteini Skara , Martin S. Sloth , Marcelle Soares-Santos , Joan Peracaula Solà , Yu-Yang Songsheng , Jorge F. Soriano , Denitsa Staicova , Glenn D. Starkman , István Szapudi , Elsa M. Teixeira , Brooks Thomas , Tommaso Treu , Emery Trott , Carsten van de Bruck , J. Alberto Vazquez , Licia Verde , Luca Visinelli , Deng Wang , Jian-Min Wang , Shao-Jiang Wang , Richard Watkins , Scott Watson , John K. Webb , Neal Weiner , Amanda Weltman , Samuel J. Witte , Radosław Wojtak , Anil Kumar Yadav , Weiqiang Yang , Gong-Bo Zhao , Miguel Zumalacárregui
Elcio Abdalla
  • Fonction : Auteur
Amin Aboubrahim
  • Fonction : Auteur
Adriano Agnello
Ozgur Akarsu
  • Fonction : Auteur
George Alestas
  • Fonction : Auteur
Daniel Aloni
  • Fonction : Auteur
Luca Amendola
  • Fonction : Auteur
Luis A. Anchordoqui
  • Fonction : Auteur
Richard I. Anderson
  • Fonction : Auteur
Nikki Arendse
  • Fonction : Auteur
Marika Asgari
  • Fonction : Auteur
Mario Ballardini
  • Fonction : Auteur
Vernon Barger
  • Fonction : Auteur
Spyros Basilakos
  • Fonction : Auteur
Ronaldo C. Batista
  • Fonction : Auteur
Elia S. Battistelli
  • Fonction : Auteur
Richard Battye
  • Fonction : Auteur
Micol Benetti
  • Fonction : Auteur
David Benisty
  • Fonction : Auteur
Asher Berlin
  • Fonction : Auteur
Paolo de Bernardis
  • Fonction : Auteur
Emanuele Berti
  • Fonction : Auteur
Bohdan Bidenko
  • Fonction : Auteur
Simon Birrer
  • Fonction : Auteur
John P. Blakeslee
  • Fonction : Auteur
Kimberly K. Boddy
  • Fonction : Auteur
Clecio R. Bom
  • Fonction : Auteur
Alexander Bonilla
  • Fonction : Auteur
Nicola Borghi
  • Fonction : Auteur
Matteo Braglia
  • Fonction : Auteur
Elizabeth Buckley-Geer
  • Fonction : Auteur
Erminia Calabrese
  • Fonction : Auteur
Robert R. Caldwell
  • Fonction : Auteur
David Camarena
  • Fonction : Auteur
Salvatore Capozziello
  • Fonction : Auteur
Stefano Casertano
  • Fonction : Auteur
Geoff C.-F. Chen
  • Fonction : Auteur
Jens Chluba
  • Fonction : Auteur
Angela Chen
  • Fonction : Auteur
Hsin-Yu Chen
  • Fonction : Auteur
Anton Chudaykin
  • Fonction : Auteur
Michele Cicoli
  • Fonction : Auteur
Craig J. Copi
  • Fonction : Auteur
Fred Courbin
  • Fonction : Auteur
Francis-Yan Cyr-Racine
  • Fonction : Auteur
Bozena Czerny
  • Fonction : Auteur
Maria Dainotti
  • Fonction : Auteur
Guido d'Amico
  • Fonction : Auteur
Anne-Christine Davis
  • Fonction : Auteur
Javier Pérez de Cruz
  • Fonction : Auteur
Jaume de Haro
  • Fonction : Auteur
Peter B. Denton
  • Fonction : Auteur
Suhail Dhawan
  • Fonction : Auteur
Keith R. Dienes
  • Fonction : Auteur
Eleonora Di Valentino
  • Fonction : Auteur
Pu Du
  • Fonction : Auteur
Dominique Eckert
Celia Escamilla-Rivera
  • Fonction : Auteur
Agnès Ferté
  • Fonction : Auteur
Fabio Finelli
  • Fonction : Auteur
Pablo Fosalba
  • Fonction : Auteur
Wendy L. Freedman
  • Fonction : Auteur
Noemi Frusciante
  • Fonction : Auteur
Enrique Gaztañaga
  • Fonction : Auteur
William Giarè
  • Fonction : Auteur
Elena Giusarma
  • Fonction : Auteur
Adrià Gómez-Valent
  • Fonction : Auteur
Will Handley
  • Fonction : Auteur
Ian Harrison
  • Fonction : Auteur
Luke Hart
  • Fonction : Auteur
Dhiraj Kumar Hazra
  • Fonction : Auteur
Alan Heavens
  • Fonction : Auteur
Hendrik Hildebrandt
  • Fonction : Auteur
J. Colin Hill
  • Fonction : Auteur
Natalie B. Hogg
  • Fonction : Auteur
Daniel E. Holz
  • Fonction : Auteur
Deanna C. Hooper
  • Fonction : Auteur
Nikoo Hosseininejad
  • Fonction : Auteur
Dragan Huterer
  • Fonction : Auteur
Mustapha Ishak
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1339265
  • IdRef : 275024229
Mikhail M. Ivanov
  • Fonction : Auteur
Andrew H. Jaffe
  • Fonction : Auteur
In Sung Jang
  • Fonction : Auteur
Raul Jimenez
  • Fonction : Auteur
Melissa Joseph
  • Fonction : Auteur
Shahab Joudaki
  • Fonction : Auteur
Marc Kamionkowski
  • Fonction : Auteur
Tanvi Karwal
  • Fonction : Auteur
Lavrentios Kazantzidis
  • Fonction : Auteur
Ryan E. Keeley
  • Fonction : Auteur
Michael Klasen
  • Fonction : Auteur
Eiichiro Komatsu
  • Fonction : Auteur
Léon V.E. Koopmans
  • Fonction : Auteur
Suresh Kumar
  • Fonction : Auteur
Luca Lamagna
  • Fonction : Auteur
Ruth Lazkoz
  • Fonction : Auteur
Chung-Chi Lee
  • Fonction : Auteur
Julien Lesgourgues
  • Fonction : Auteur
Jackson Said Levi
  • Fonction : Auteur
Tiffany R. Lewis
  • Fonction : Auteur
Benjamin L'Huillier
  • Fonction : Auteur
Matteo Lucca
  • Fonction : Auteur
Roy Maartens
  • Fonction : Auteur
Lucas M. Macri
  • Fonction : Auteur
Danny Marfatia
  • Fonction : Auteur
Valerio Marra
  • Fonction : Auteur
Carlos J.A.P. Martins
  • Fonction : Auteur
Silvia Masi
  • Fonction : Auteur
Sabino Matarrese
  • Fonction : Auteur
Arindam Mazumdar
  • Fonction : Auteur
Alessandro Melchiorri
  • Fonction : Auteur
Olga Mena
  • Fonction : Auteur
Laura Mersini-Houghton
  • Fonction : Auteur
James Mertens
  • Fonction : Auteur
Dinko Milakovic
  • Fonction : Auteur
Yuto Minami
  • Fonction : Auteur
Vivian Miranda
  • Fonction : Auteur
Cristian Moreno-Pulido
  • Fonction : Auteur
Michele Moresco
  • Fonction : Auteur
David F. Mota
  • Fonction : Auteur
Emil Mottola
  • Fonction : Auteur
Simone Mozzon
  • Fonction : Auteur
Jessica Muir
  • Fonction : Auteur
Ankan Mukherjee
  • Fonction : Auteur
Suvodip Mukherjee
  • Fonction : Auteur
Pavel Naselsky
  • Fonction : Auteur
Pran Nath
  • Fonction : Auteur
Savvas Nesseris
  • Fonction : Auteur
Florian Niedermann
  • Fonction : Auteur
Alessio Notari
  • Fonction : Auteur
Rafael C. Nunes
  • Fonction : Auteur
Eoin Ó. Colgáin
  • Fonction : Auteur
Kayla A. Owens
  • Fonction : Auteur
Emre Ozulker
  • Fonction : Auteur
Francesco Pace
  • Fonction : Auteur
Andronikos Paliathanasis
  • Fonction : Auteur
Antonella Palmese
  • Fonction : Auteur
Supriya Pan
  • Fonction : Auteur
Daniela Paoletti
  • Fonction : Auteur
Santiago E. Bergliaffa Perez
  • Fonction : Auteur
Leandros Perivolaropoulos
  • Fonction : Auteur
Dominic W. Pesce
  • Fonction : Auteur
Oliver H.E. Philcox
  • Fonction : Auteur
Levon Pogosian
  • Fonction : Auteur
Gaspard Poulot
  • Fonction : Auteur
Marco Raveri
  • Fonction : Auteur
Mark J. Reid
  • Fonction : Auteur
Fabrizio Renzi
  • Fonction : Auteur
Adam G. Riess
  • Fonction : Auteur
Vivian I. Sabla
  • Fonction : Auteur
Paolo Salucci
  • Fonction : Auteur
Vincenzo Salzano
  • Fonction : Auteur
Emmanuel N. Saridakis
  • Fonction : Auteur
Bangalore S. Sathyaprakash
  • Fonction : Auteur
Martin Schmaltz
  • Fonction : Auteur
Nils Schöneberg
  • Fonction : Auteur
Dan Scolnic
  • Fonction : Auteur
Anjan A. Sen
  • Fonction : Auteur
Neelima Sehgal
  • Fonction : Auteur
Arman Shafieloo
  • Fonction : Auteur
M.M. Sheikh-Jabbari
  • Fonction : Auteur
Alessandra Silvestri
  • Fonction : Auteur
Foteini Skara
  • Fonction : Auteur
Martin S. Sloth
  • Fonction : Auteur
Marcelle Soares-Santos
  • Fonction : Auteur
Joan Peracaula Solà
  • Fonction : Auteur
Yu-Yang Songsheng
  • Fonction : Auteur
Jorge F. Soriano
  • Fonction : Auteur
Denitsa Staicova
  • Fonction : Auteur
Glenn D. Starkman
  • Fonction : Auteur
István Szapudi
  • Fonction : Auteur
Elsa M. Teixeira
  • Fonction : Auteur
Brooks Thomas
  • Fonction : Auteur
Tommaso Treu
  • Fonction : Auteur
Emery Trott
  • Fonction : Auteur
Carsten van de Bruck
  • Fonction : Auteur
J. Alberto Vazquez
  • Fonction : Auteur
Licia Verde
  • Fonction : Auteur
Luca Visinelli
  • Fonction : Auteur
Deng Wang
Jian-Min Wang
  • Fonction : Auteur
Shao-Jiang Wang
  • Fonction : Auteur
Richard Watkins
  • Fonction : Auteur
Scott Watson
  • Fonction : Auteur
John K. Webb
  • Fonction : Auteur
Neal Weiner
  • Fonction : Auteur
Amanda Weltman
  • Fonction : Auteur
Samuel J. Witte
  • Fonction : Auteur
Radosław Wojtak
  • Fonction : Auteur
Anil Kumar Yadav
  • Fonction : Auteur
Weiqiang Yang
  • Fonction : Auteur
Gong-Bo Zhao
  • Fonction : Auteur
Miguel Zumalacárregui
  • Fonction : Auteur

Résumé

The standard Λ Cold Dark Matter (ΛCDM) cosmological model provides a good description of a wide range of astrophysical and cosmological data. However, there are a few big open questions that make the standard model look like an approximation to a more realistic scenario yet to be found. In this paper, we list a few important goals that need to be addressed in the next decade, taking into account the current discordances between the different cosmological probes, such as the disagreement in the value of the Hubble constant H0, the σ8S8 tension, and other less statistically significant anomalies. While these discordances can still be in part the result of systematic errors, their persistence after several years of accurate analysis strongly hints at cracks in the standard cosmological scenario and the necessity for new physics or generalisations beyond the standard model. In this paper, we focus on the 5.0σ tension between the Planck CMB estimate of the Hubble constant H0 and the SH0ES collaboration measurements. After showing the H0 evaluations made from different teams using different methods and geometric calibrations, we list a few interesting new physics models that could alleviate this tension and discuss how the next decade's experiments will be crucial. Moreover, we focus on the tension of the Planck CMB data with weak lensing measurements and redshift surveys, about the value of the matter energy density Ωm, and the amplitude or rate of the growth of structure (σ8,fσ8). We list a few interesting models proposed for alleviating this tension, and we discuss the importance of trying to fit a full array of data with a single model and not just one parameter at a time. Additionally, we present a wide range of other less discussed anomalies at a statistical significance level lower than the H0S8 tensions which may also constitute hints towards new physics, and we discuss possible generic theoretical approaches that can collectively explain the non-standard nature of these signals. Finally, we give an overview of upgraded experiments and next-generation space missions and facilities on Earth that will be of crucial importance to address all these open questions.
Fichier principal
Vignette du fichier
1-s2.0-S2214404822000179-main.pdf (8.38 Mo) Télécharger le fichier
Origine Fichiers éditeurs autorisés sur une archive ouverte

Dates et versions

hal-03658872 , version 1 (04-05-2022)

Identifiants

Citer

Elcio Abdalla, Guillermo Franco Abellán, Amin Aboubrahim, Adriano Agnello, Ozgur Akarsu, et al.. Cosmology intertwined: A review of the particle physics, astrophysics, and cosmology associated with the cosmological tensions and anomalies. Snowmass 2021, Jul 2022, Seattle, United States. pp.49-211, ⟨10.1016/j.jheap.2022.04.002⟩. ⟨hal-03658872⟩
380 Consultations
130 Téléchargements

Altmetric

Partager

More