1. Exploring cosmic origins with CORE: Inflation
- Author
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F. Finelli, M. Bucher, A. Achúcarro, M. Ballardini, N. Bartolo, D. Baumann, S. Clesse, J. Errard, W. Handley, M. Hindmarsh, K. Kiiveri, M. Kunz, A. Lasenby, M. Liguori, D. Paoletti, C. Ringeval, J. Väliviita, B. van Tent, V. Vennin, P. Ade, R. Allison, F. Arroja, M. Ashdown, A.J. Banday, R. Banerji, J.G. Bartlett, S. Basak, P. de Bernardis, M. Bersanelli, A. Bonaldi, J. Borril, F.R. Bouchet, F. Boulanger, T. Brinckmann, C. Burigana, A. Buzzelli, Z.-Y. Cai, M. Calvo, C.S. Carvalho, G. Castellano, A. Challinor, J. Chluba, I. Colantoni, A. Coppolecchia, M. Crook, G. D'Alessandro, G. D'Amico, J. Delabrouille, V. Desjacques, G. De Zotti, J.M. Diego, E. Di Valentino, S. Feeney, J.R. Fergusson, R. Fernandez-Cobos, S. Ferraro, F. Forastieri, S. Galli, J. García-Bellido, G. de Gasperis, R.T. Génova-Santos, M. Gerbino, J. González-Nuevo, S. Grandis, J. Greenslade, S. Hagstotz, S. Hanany, D.K. Hazra, C. Hernández-Monteagudo, C. Hervias-Caimapo, M. Hills, E. Hivon, B. Hu, T. Kisner, T. Kitching, E.D. Kovetz, H. Kurki-Suonio, L. Lamagna, M. Lattanzi, J. Lesgourgues, A. Lewis, V. Lindholm, J. Lizarraga, M. López-Caniego, G. Luzzi, B. Maffei, N. Mandolesi, E. Martínez-González, C.J.A.P. Martins, S. Masi, D. McCarthy, S. Matarrese, A. Melchiorri, J.-B. Melin, D. Molinari, A. Monfardini, P. Natoli, M. Negrello, A. Notari, F. Oppizzi, A. Paiella, E. Pajer, G. Patanchon, S.P. Patil, M. Piat, G. Pisano, L. Polastri, G. Polenta, A. Pollo, V. Poulin, M. Quartin, A. Ravenni, M. Remazeilles, A. Renzi, D. Roest, M. Roman, J.A. Rubiño-Martin, L. Salvati, A.A. Starobinsky, A. Tartari, G. Tasinato, M. Tomasi, J. Torrado, N. Trappe, T. Trombetti, M. Tucci, C. Tucker, J. Urrestilla, R. van de Weygaert, P. Vielva, N. Vittorio, K. Young, M. Zannoni, ITA, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Institut Lagrange de Paris, Sorbonne Université (SU), Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies (LPNHE (UMR_7585)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique Théorique d'Orsay [Orsay] (LPT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - 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Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique Théorique (LAPTH), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CORE, Department of Physics, Helsinki Institute of Physics, Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Sorbonne Universités, Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA), Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), Finelli, F, Bucher, M, Achúcarro, A, Ballardini, M, Bartolo, N, Baumann, D, Clesse, S, Errard, J, Handley, W, Hindmarsh, M, Kiiveri, K, Kunz, M, Lasenby, A, Liguori, M, Paoletti, D, Ringeval, C, Väliviita, J, Tent, B, Vennin, V, Ade, P, Allison, R, Arroja, F, Ashdown, M, Banday, A, Banerji, R, Bartlett, J, Basak, S, de Bernardis, P, Bersanelli, M, Bonaldi, A, Borril, J, Bouchet, F, Boulanger, F, Brinckmann, T, Burigana, C, Buzzelli, A, Cai, Z, Calvo, M, Carvalho, C, Castellano, G, Challinor, A, Chluba, J, Colantoni, I, Coppolecchia, A, Crook, M, D'Alessandro, G, D'Amico, G, Delabrouille, J, Desjacques, V, Zotti, G, Diego, J, Valentino, E, Feeney, S, Fergusson, J, Fernandez-Cobos, R, Ferraro, S, Forastieri, F, Galli, S, García-Bellido, J, de Gasperis, G, Génova-Santos, R, Gerbino, M, González-Nuevo, J, Grandis, S, Greenslade, J, Hagstotz, S, Hanany, S, Hazra, D, Hernández-Monteagudo, C, Hervias-Caimapo, C, Hills, M, Hivon, E, Hu, B, Kisner, T, Kitching, T, Kovetz, E, Kurki-Suonio, H, Lamagna, L, Lattanzi, M, Lesgourgues, J, Lewis, A, Lindholm, V, Lizarraga, J, López-Caniego, M, Luzzi, G, Maffei, B, Mandolesi, N, Martínez-González, E, Martins, C, Masi, S, Mccarthy, D, Matarrese, S, Melchiorri, A, Melin, J, Molinari, D, Monfardini, A, Natoli, P, Negrello, M, Notari, A, Oppizzi, F, Paiella, A, Pajer, E, Patanchon, G, Patil, S, Piat, M, Pisano, G, Polastri, L, Polenta, G, Pollo, A, Poulin, V, Quartin, M, Ravenni, A, Remazeilles, M, Renzi, A, Roest, D, Roman, M, Rubiño-Martin, J, Salvati, L, Starobinsky, A, Tartari, A, Tasinato, G, Tomasi, M, Torrado, J, Trappe, N, Trombetti, T, Tucci, M, Tucker, C, Urrestilla, J, de Weygaert, R, Vielva, P, Vittorio, N, Young, K, Zannoni, M, Finelli F., Bucher M., Achucarro A., Ballardini M., Bartolo N., Baumann D., Clesse S., Errard J., Handley W., Hindmarsh M., Kiiveri K., Kunz M., Lasenby A., Liguori M., Paoletti D., Ringeval C., Valiviita J., Tent B.V., Vennin V., Ade P., Allison R., Arroja F., Ashdown M., Banday A.J., Banerji R., Bartlett J.G., Basak S., De Bernardis P., Bersanelli M., Bonaldi A., Borril J., Bouchet F.R., Boulanger F., Brinckmann T., Burigana C., Buzzelli A., Cai Z.-Y., Calvo M., Carvalho C.S., Castellano G., Challinor A., Chluba J., Colantoni I., Coppolecchia A., Crook M., D'Alessandro G., D'Amico G., Delabrouille J., Desjacques V., Zotti G.D., Diego J.M., Valentino E.D., Feeney S., Fergusson J.R., Fernandez-Cobos R., Ferraro S., Forastieri F., Galli S., Garcia-Bellido J., De Gasperis G., Genova-Santos R.T., Gerbino M., Gonzalez-Nuevo J., Grandis S., Greenslade J., Hagstotz S., Hanany S., Hazra D.K., Hernandez-Monteagudo C., Hervias-Caimapo C., Hills M., Hivon E., Hu B., Kisner T., Kitching T., Kovetz E.D., Kurki-Suonio H., Lamagna L., Lattanzi M., Lesgourgues J., Lewis A., Lindholm V., Lizarraga J., Lopez-Caniego M., Luzzi G., Maffei B., Mandolesi N., Martinez-Gonzalez E., Martins C.J.A.P., Masi S., McCarthy D., Matarrese S., Melchiorri A., Melin J.-B., Molinari D., Monfardini A., Natoli P., Negrello M., Notari A., Oppizzi F., Paiella A., Pajer E., Patanchon G., Patil S.P., Piat M., Pisano G., Polastri L., Polenta G., Pollo A., Poulin V., Quartin M., Ravenni A., Remazeilles M., Renzi A., Roest D., Roman M., Rubino-Martin J.A., Salvati L., Starobinsky A.A., Tartari A., Tasinato G., Tomasi M., Torrado J., Trappe N., Trombetti T., Tucci M., Tucker C., Urrestilla J., De Weygaert R.V., Vielva P., Vittorio N., Young K., Zannoni M., String Theory (ITFA, IoP, FNWI), High-Energy Frontier, Astronomy, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - 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Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Département de Physique des Particules (ex SPP) (DPhP), and Hélium : du fondamental aux applications (NEEL - HELFA)
- Subjects
cosmological model ,reheating ,Cosmic microwave background ,cosmic background radiation: polarization ,SPECTRAL DISTORTIONS ,astro-ph.CO ,Astrophysics ,cosmic background radiation ,7. Clean energy ,01 natural sciences ,GRAVITATIONAL-WAVES ,law.invention ,law ,010303 astronomy & astrophysics ,CMBR theory ,ination ,Astronomy and Astrophysics ,CMBR theory, inflation ,QC ,QB ,Physics ,COSMIC cancer database ,ST/J005673/1 ,ST/H008586/1 ,inflation: model ,MICROWAVE BACKGROUND ANISOTROPY ,Core inflation ,Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics ,Big Bang ,scale: grand unified theory ,Astrophysics and Astronomy ,noise ,Cosmology and Nongalactic Astrophysics (astro-ph.CO) ,STANDARD MODEL ,satellite ,FOS: Physical sciences ,Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics ,isocurvature: perturbation ,frequency: high ,PRIMORDIAL NON-GAUSSIANITY ,NO ,Telescope ,power spectrum: primordial ,FIS/05 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA ,Settore FIS/05 - Astronomia e Astrofisica ,LARGE-SCALE STRUCTURE ,0103 physical sciences ,inflation ,cosmic string ,STFC ,MODEL SELECTION ,Inflation (cosmology) ,non-Gaussianity: primordial ,ST/K00333X/1 ,ISOCURVATURE PERTURBATIONS ,010308 nuclear & particles physics ,string tension ,big bang ,inflation: slow-roll approximation ,RCUK ,Spectral density ,115 Astronomy, Space science ,cosmic background radiation: temperature ,Cosmic string ,detector: sensitivity ,angular resolution ,13. Climate action ,PRE-BIG-BANG ,BAYESIAN-INFERENCE ,[PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph] ,cosmic background radiation: anisotropy - Abstract
We forecast the scientific capabilities to improve our understanding of cosmic inflation of CORE, a proposed CMB space satellite submitted in response to the ESA fifth call for a medium-size mission opportunity. The CORE satellite will map the CMB anisotropies in temperature and polarization in 19 frequency channels spanning the range 60-600 GHz. CORE will have an aggregate noise sensitivity of $1.7 ��$K$\cdot \,$arcmin and an angular resolution of 5' at 200 GHz. We explore the impact of telescope size and noise sensitivity on the inflation science return by making forecasts for several instrumental configurations. This study assumes that the lower and higher frequency channels suffice to remove foreground contaminations and complements other related studies of component separation and systematic effects, which will be reported in other papers of the series "Exploring Cosmic Origins with CORE." We forecast the capability to determine key inflationary parameters, to lower the detection limit for the tensor-to-scalar ratio down to the $10^{-3}$ level, to chart the landscape of single field slow-roll inflationary models, to constrain the epoch of reheating, thus connecting inflation to the standard radiation-matter dominated Big Bang era, to reconstruct the primordial power spectrum, to constrain the contribution from isocurvature perturbations to the $10^{-3}$ level, to improve constraints on the cosmic string tension to a level below the presumptive GUT scale, and to improve the current measurements of primordial non-Gaussianities down to the $f_{NL}^{\rm local} < 1$ level. For all the models explored, CORE alone will improve significantly on the present constraints on the physics of inflation. Its capabilities will be further enhanced by combining with complementary future cosmological observations., Latex 107 pages, revised with updated author list and minor modifications
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- 2018
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