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宇宙泛星系偏振背景成像

2020-10-16
出处:族谱网
作者:阿族小谱
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任务目的与团队组成紧接着大爆炸就发生的宇宙暴胀是超光速的空间膨胀,因此可能会产生可观测到的引力波。BICEP实验的目的主要是测量宇宙微波背景的偏振辐射,特别是B模偏振。BICEP实验室位于阿蒙森-斯科特南极站。经过多年作业,它的各种仪器已详细勘测在南天极附近的天空。操作实验的各个团队来自于以下研究机构:所有实验:加州理工学院、卡迪夫大学、芝加哥大学、哈佛-史密松天体物理中心、喷气推进实验室、电子情报技术研究所(Laboratoired"électroniquedestechnologiesdel"information)、明尼苏达大学、斯坦福大学。BICEP1、BICEP2:圣地牙哥加州大学。BICEP2、凯克阵列、BICEP3:国家标准技术研究所、英属哥伦比亚大学、多伦多大学。凯克阵列:凯斯西储大学BICEP1第一代BICEP望远镜观察天空中波频分别为100、150GHz(波长分别为3m...

任务目的与团队组成

宇宙泛星系偏振背景成像

紧接着大爆炸就发生的宇宙暴胀是超光速的空间膨胀,因此可能会产生可观测到的引力波。

BICEP实验的目的主要是测量宇宙微波背景的偏振辐射, 特别是B模偏振。 BICEP实验室位于阿蒙森-斯科特南极站。经过多年作业,它的各种仪器已详细勘测在南天极附近的天空。

操作实验的各个团队来自于以下研究机构:

所有实验:加州理工学院、卡迪夫大学、芝加哥大学、哈佛-史密松天体物理中心、喷气推进实验室、电子情报技术研究所(Laboratoire d"électronique des technologies de l"information)、明尼苏达大学、斯坦福大学。

BICEP1、BICEP2:圣地牙哥加州大学。

BICEP2、凯克阵列、BICEP3:国家标准技术研究所、英属哥伦比亚大学、多伦多大学。

凯克阵列:凯斯西储大学

BICEP1

第一代BICEP望远镜观察天空中波频分别为100、150 GHz(波长分别为3 mm与2 mm)的微波,角分辨率分别为1.0、0.7度。 它的阵列由98个探测器组成,其中50个为100 GHz,另外48个为150 GHz。它们都可以观察到宇宙微波背景的偏振辐射;每一个观察偏振辐射的像素由一对探测器构成。这台望远镜是未来更具功能的望远镜的雏型;2006年1月开始运转,直到2008年底除役为止。

BICEP2

宇宙泛星系偏振背景成像

位于阿蒙森-斯科特南极站的暗区实验室(dark sector laboratory,DSL);左边是南极望远镜,右边BICEP2望远镜。

第二代BICEP望远镜的特色是大幅改良的焦平面阵列(focal plane array);这阵列含有512个传感器(256像素),每一个传感器都是辐射热测量计;它观察波频为150 GHz的微波。这台孔径为26cm的望远镜取代了BICEP1望远镜;它运作于2010年至2012年之间。

2014年3月17日,哈佛-史密松天体物理中心发言人报告,BICEP2望远镜探测到早期宇宙的引力波所形成的B模偏振。 张量-标量比率 为 r = 0.20 +0.07 −0.05 ,不支持零假设( r = 0 ),统计显著性为7个标准差(减除前景贡献后,5.9个标准差)。

可是,BICEP2团队于6月19日在《物理评论快报》发布的论文承认,观测到的信号可能大部分是由银河系尘埃的前景效应造成的,对于这结果的正确性持保留态度。 必须要等到十月份普朗克数据分析结果发布之后,才可做定论。 。2015年1月30日,研究团队承认对于资料的判读错误,观测到的信号无法排除掉银河系辐射尘埃的影响,不足以证实这项结果就是早期宇宙的引力波所形成的B模偏振。

凯克阵列

宇宙泛星系偏振背景成像

位于马丁‧庞漠让斯天文台的凯克阵列。

在BICEP望远镜附近的马丁‧庞漠让斯天文台(Martin Pomeranz Observatory),有一个先前安装了度角尺度干涉仪的望远镜架,但自从度角尺度干涉仪除役后,就空着未被使用。凯克阵列就是建造在这个较大尺寸的望远镜架。

凯克阵列由五个探测器组成,每一个探测器的设计都与BICEP2类似,但采用脉管制冷机(pulse tube refrigerator)技术,而不是使用大型液态氦低温贮存杜瓦瓶(cryogenic storage dewar)。

最早运作的三个探测器在2010至2011年的南半球夏季开始进行观察。另外两个在2012年开始观察。直到2013年为止,所有探测器的操作波频都在150 GHz;2013年,其中两个探测器的操作波频改为100 GHz的微波。 每一个探测器里面有一个折射望远镜,维持在4 K低温,以及一个焦平面阵列;该阵列含有512个传感器(256像素),每一个传感器都是维持在250 mK低温的辐射热测量计。凯克阵列总共有2560个传感器。

这项计划的2,300,000美元经费来自于威廉‧凯克基金(W. M. Keck Foundation)和国家科学基金会等机构。

BICEP3

在2012年凯克阵列建成后,继续运作BICEP2已不再合乎经济价值。空置的BICEP望远镜架上正在建造一个功能更为强大的BICEP3望远镜。它采用用于凯克阵列的崭新科技,不再倚赖大型液态氦杜瓦瓶来制冷。

BICEP3望远镜将由一个单独望远镜组成,与包含5个望远镜的凯克阵列内嵌同样的2560个探测器,操作频率为95 GHz。望远镜的孔径为55 cm,能够给出的数据吞吐量大约是整个凯克阵列的两倍。 缺点在于,较大的焦平面意味着较宽广的视场(26°),天空中较为“肮脏”的部分也会进入望远镜视场之内。预计BICEP3将于2014至2015年南半球夏季正式开始运作。

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