Bounds on the coupling between Dark Matter and Dark Energy from CMB data (Limiti all'accoppiamento tra Materia Oscura ed Energia Oscura dai dati della radiazione cosmica di fondo)

Cosmic Microwave Background (CMB) temperature anisotropies are one of the most important observational probes of modern cosmology. Their investigation is a powerful chance to test the &#923;CDM model and look for understanding the nature of Dark Matter (DM) and Dark Energy (DE). Whereas interactions between DE and ordinary matter are heavily constrained by observations, we cannot exclude a coupling between DE and DM, given that we do not know the true nature of either of them. In this work we assumed a non-gravitational phenomenological interaction between DM and DE, with an interaction rate Q = &#958;H&#961; DE , where &#961; DE is the DE energy density, H is the Hubble parameter and &#958; is a dimensionless coupling parameter: if &#958; > 0 the energy flux is from DE to DM, i.e. DE decays into DM; if &#958; < 0 the energy flux is from DM to DE, i.e. DM decays into DE. We tested both these models with Planck CMB data. We also considered the combined constraints from Planck plus other cosmologi- cal probes such as Matter Power Spectrum, Baryon Acoustic Oscillations (BAO), Hubble parameter measurements, SuperNovae observations and Weak Lensing (WL) data. For some of the considered combinations, we obtained a preference for a non-standard coupling between DE and DM. We found that a model with non-zero coupling can alleviate the tension between CMB data, low redshifts measurements of the Hubble parameter (HST) and cluster distribution observations, that is still an open issue in the &#923;CDM. We finally studied the implications of a DE-DM coupling for neutrino properties in cosmology. (Le anisotropie nella temperatura della radiazione cosmica di fondo sono una delle principali prove osservative della cosmologia mod- erna. Il loro studio offre ottime possibilit` a per testare il Modello Cos- mologico Standard e cercare di capire la natura della Materia Oscura (MO) e dell'Energia Oscura (EO). Mentre le interazioni tra EO e ma- teria ordinaria sono fortemente vincolate dalle osservazioni, non si pu` o escludere un accoppiamento tra EO e MO, dato che non conosciamo la vera natura n`e dell'una n`e dell'altra. In questo lavoro abbiamo ipotizzato un'interazione non gravitazionale fenomenologica tra MO e EO, con un tasso d'interazione Q = &#958;H&#961; &#923; , dove &#961; &#923; `e la densit` a di EO, H `e il parametro di Hubble e &#958; `e un parametro d'accoppiamento adimensionale: se &#958; > 0 il flusso di energia va dalla EO alla MO, cio`e la EO decade in MO; se &#958; < 0 il flusso di energia va dalla MO alla EO, cio`e la MO decade in EO. Abbiamo testato entrambi questi modelli coi dati della radiazione cosmica di fondo dell'esperimento Planck. Abbiamo analizzato anche i limiti dati dalla combinazione dei dati di Planck con altre evidenze osservative come oscillazioni acustiche barioniche, spettro di potenza della materia, lente gravitazionale debole, misure dirette del parametro di Hubble e dati sulle SuperNovae. Per alcune di queste combinazioni, abbiamo trovato una preferenza per un accoppiamento non standard tra EO e MO. Abbiamo scoperto che un modello con accoppiamento non nullo pu` o alleviare la ten- sione tra i dati della radiazione cosmica di fondo, le misure a basso redshift del parametro di Hubble (HST) e le osservazioni della distribuzione degli ammassi, problema ancora aperto del modello cosmologico standard. Ab- biamo infine investigato le implicazioni di un accoppiamento EO-MO sulle propriet` a dei neutrini in cosmologia.)