stringtranslate.com

Список экспериментов по исследованию космического микроволнового фона

Сравнение чувствительности и разрешения WMAP с COBE и телескопом Пензиаса и Вильсона, смоделированные данные [1]

Этот список представляет собой компиляцию экспериментов по измерению анизотропии и поляризации космического микроволнового фонового излучения (CMB) с момента первого обнаружения CMB Пензиасом и Уилсоном в 1964 году. Было проведено множество экспериментов по измерению анизотропии и поляризации CMB с момента его первого наблюдения в 1964 году Пензиасом и Уилсоном . Они включают в себя сочетание наземных, воздушных шаров и космических приемников. [2] [3] Некоторые примечательные эксперименты в списке: COBE , который впервые обнаружил анизотропию температуры CMB и показал, что он имеет спектр черного тела; DASI , который впервые обнаружил сигнал поляризации от CMB; [4] CBI , который провел наблюдения с высоким разрешением и получил первый спектр поляризации E-моды; [5] WMAP ; и космический аппарат Planck , который создал самую высокую на сегодняшний день карту всего неба как анизотропии температуры, так и сигналов поляризации. [6] Текущие научные цели наблюдения реликтового излучения включают точное измерение гравитационного линзирования, которое может ограничить массу нейтрино ; и измерение поляризации B-моды как возможного доказательства космической инфляции .

Разработка экспериментов по космическому микроволновому фоновому излучению [2] [3] [4] [7] [8] является очень сложной задачей. Наибольшие проблемы связаны с приемниками, оптикой телескопа и атмосферой. Для приложений с микроволновым фоном было разработано множество усовершенствованных технологий микроволновых усилителей. Некоторые используемые технологии — это HEMT , MMIC , SIS и болометры . [8] В экспериментах обычно используются сложные криогенные системы для поддержания усилителей в холодном состоянии. Часто эксперименты представляют собой интерферометры , которые измеряют только пространственные флуктуации сигналов на небе и нечувствительны к среднему фону в 2,7 К. [4]

На Викискладе есть медиафайлы по теме Телескопы для изучения космического микроволнового фона .

Другая проблема — это шум 1/ f, присущий всем детекторам. Обычно экспериментальная стратегия сканирования разрабатывается так, чтобы минимизировать влияние такого шума. [7] Чтобы минимизировать боковые лепестки , микроволновая оптика обычно использует сложные линзы и облучатели . Наконец, в наземных (и, в некоторой степени, на воздушных шарах) приборах вода и кислород в атмосфере излучают и поглощают микроволновое излучение. Даже на частотах, где атмосферная передача высока, атмосферное излучение вносит фотонный шум , который ограничивает чувствительность эксперимента. Поэтому исследования реликтового излучения используют воздушные и космические эксперименты, а также сухие, высокогорные места, такие как чилийские Анды и Южный полюс . [9]

Эксперименты по исследованию космического микроволнового фона

Список ниже состоит из частичного списка прошлых, текущих и запланированных экспериментов CMB. Указаны название, год начала и окончания каждого эксперимента, а затем основание эксперимента — космическое, воздушное или наземное — и место проведения, где это уместно. Указаны используемые технологии частоты и усилителя, а также основные цели экспериментов. [10]

Ссылки

  1. ^ "Краткая история фонового излучения". Галерея изображений WMAP . Nasa GSFC . Получено 26 июля 2015 г.
  2. ^ ab Галли, Сильвия; Мелькиорри, Алессандро; Пагано, Лука; Шервин, Блейк Д.; Спергель, Дэвид Н. (декабрь 2010 г.). «Ограничение фундаментальной физики с помощью будущих экспериментов по РКФ». Phys. Rev. D. 82 ( 12): 123504. arXiv : 1005.3808 . Bibcode : 2010PhRvD..82l3504G. doi : 10.1103/PhysRevD.82.123504. S2CID  118531614.
  3. ^ ab Lawrence, Charles (апрель 2006 г.). Текущие и будущие наземные и аэростатные эксперименты по температуре и поляризации РИ . РИ и физика ранней Вселенной (РИ2006). Искья, Италия: Proceedings of Science. стр. 12. Bibcode : 2006cmb..confE..12L.
  4. ^ abc Hanany, Shaul; Niemack, Michael D.; Page, Lyman (2013). "CMB Telescopes and Optical Systems". Планеты, звезды и звездные системы . стр. 431–480. arXiv : 1206.2402 . Bibcode :2013pss1.book..431H. doi :10.1007/978-94-007-5621-2_10. ISBN 978-94-007-5620-5. S2CID  119280576.
  5. ^ Readhead, A (2004). «Поляризационные наблюдения с помощью космического фонового сканера». Science . 306 (5697): 836–844. arXiv : astro-ph/0409569 . Bibcode :2004Sci...306..836R. doi :10.1126/science.1105598. PMID  15472038. S2CID  9234000.
  6. ^ Олив, КА (2014). «Обзор физики элементарных частиц». Chinese Physics C. 38 ( 9): 090001. arXiv : 1412.1408 . Bibcode : 2014ChPhC..38i0001O. doi : 10.1088/1674-1137/38/9/090001. ISSN  1674-1137. S2CID  118395784.
  7. ^ ab Тегмарк, Макс (1997). «Эксперименты по картированию РКФ: руководство для дизайнеров». Physical Review D. 56 ( 8): 4514–4529. arXiv : astro-ph/9705188 . Bibcode : 1997PhRvD..56.4514T. doi : 10.1103/PhysRevD.56.4514. ISSN  0556-2821. S2CID  31148200.
  8. ^ ab Smoot, George F. (2000). "Эксперименты по анизотропии реликтового излучения". Physics Reports . 333–334: 269–308. Bibcode :2000PhR...333..269S. doi :10.1016/S0370-1573(00)00026-0. ISSN  0370-1573.
  9. ^ Errard, J; et al. (10 августа 2015 г.). "Моделирование атмосферной эмиссии для наземных наблюдений РКФ". Astrophysical Journal . 809 (1): 63. arXiv : 1501.07911 . Bibcode :2015ApJ...809...63E. doi :10.1088/0004-637X/809/1/63. S2CID  118428880.
  10. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwxyz aa ab ac ad ae af ag ah ai aj ak al am an ao ap aq ar as at au av aw ax ay az ba bb bc bd be bf bg bh bi bj bk «LAMBDA — эксперименты CMB». 07.12.2012 . Проверено 21 июля 2015 г.
  11. ^ Шустер, Джеффри; Гайер, Тодд; Гундерсен, Джошуа; Майнхольд, Питер; Хох, Тимоти; Сейфферт, Майкл; Вюнше, Карлос А.; Любин, Филипп (1993). «Анизотропия космического фонового излучения в градусных угловых масштабах — Дополнительные результаты с Южного полюса». The Astrophysical Journal Letters . 412 : L47–L50. Bibcode : 1993ApJ...412L..47S. doi : 10.1086/186937. ISSN  0004-637X.
  12. ^ Хо, Пол и др. (2009). «Массив Юань-Це Ли для анизотропии микроволнового фона». The Astrophysical Journal . 694 (2): 1610–1618. arXiv : 0810.1871 . Bibcode : 2009ApJ...694.1610H. doi : 10.1088/0004-637X/694/2/1610. S2CID  118574112.
  13. ^ Ву, Цзюнь-Хуэй Проти; и др. (2008). «Наблюдения AMiBA, анализ данных и результаты эффектов Сюняева-Зельдовича». arXiv : 0810.1015 [астроф-ф].
  14. ^ Simon, SM; et al. (ABS collaboration) (июнь 2013 г.). Первые результаты первого года наблюдений Atacama B-mode Search (ABS) . Встреча AAS № 222, № 119.06. Американское астрономическое общество. Bibcode : 2013AAS...22211906S.
  15. ^ Баркац, Денис; Айкин, Р.; Бишофф, К.; Будер, И.; Кауфман, JP; Китинг, Б.Г.; Ковач, Дж. М.; Су, М.; Аде, Пенсильвания; Баттл, Джо; Бирман, Э.М.; Бок, Джей-Джей; Чанг, ХК; Доуэлл, CD; Дубанд, Л.; Филиппини, Дж.; Хивон, EF; Хольцапфель, В.Л.; Христов В.В.; Джонс, WC; Куо, CL; Лейтч, Э.М.; Мейсон, ПВ; Мацумура, Т.; Нгуен, ХТ; Понтье, Н.; Прайк, К. ; Рихтер, С.; Роча, Г.; Шихи, К.; Кернасовский, С.С.; Такахаши, Ю.Д.; Толан, Дж. Э.; Юн, КВ; и др. (Сотрудничество BICEP1) (март 2014 г.). "Измерения поляризации космического микроволнового фона в масштабе градусной шкалы на основе трехлетних данных BICEP1". Astrophysical Journal . 783 (2): 67. arXiv : 1310.1422 . Bibcode :2014ApJ...783... 67B. doi : 10.1088/0004-637X/783/2/67. S2CID  18249581.
  16. ^ Ade, PAR; Aikin, RW; Amiri, M.; Barkats, D.; Benton, SJ; Bischoff, CA; Bock, JJ; Brevik, JA; Buder, I.; Bullock, E.; Davis, G.; Day, PK; Dowell, CD; Duband, L.; Filippini, JP; Fliescher, S.; Golwala, SR; Halpern, M.; Hasselfield, M.; Hildebrandt, SR; Hilton, GC; Irwin, KD; Karkare, KS; Kaufman, JP; Keating, BG; Kernasovskiy, SA; Kovac, JM; Kuo, CL; Leitch, EM; Llombart, N .; Lueker, M.; Netterfield, CB; Nguyen, HT; O'Brient, R.; Ogburn, RW; Orlando, A.; Pryke, C .; Reintsema, CD; Richter, S.; Schwarz, R.; Sheehy, CD; Staniszewski, ZK; Story, KT; Sudiwala, RV; Teply, GP; Tolan, JE; Turner, AD; Vieregg, AG; Wilson, P.; Wong, CL; Yoon, KW; et al. (Сотрудничество BICEP1) (2014). "BICEP2. II. Эксперимент и трехлетний набор данных". The Astrophysical Journal . 792 (1): 62. arXiv : 1403.4302 . Bibcode :2014ApJ...792...62B. doi :10.1088/0004-637X/792/1/62. ISSN  1538-4357. S2CID  18486247.
  17. ^ "Измерение анизотропии с помощью воздушного шара (BAM)". Университет Брауна. 2002. Получено 22 июля 2015 .
  18. ^ Полента, Г.; ПАР, Аде; Дж., Бартлетт; Э., Бреэль; Л., Конверси; П., де Бернарди; К., Дюфур; М., Герваси; М., Джард; К., Джордано; Ю., Жиро-Эро; Б., Маффеи; С., Маси; Ф., Нати; А., Орландо; С., Петерцен; Ф., Пьячентини; М., Пиат; Л., Пиччирильо; Г., Пизано; Р., Понс; К., Россет; Г., Савини; Г., Сирони; А., Тартари; М., Венезиани; М., Заннони (март 2007 г.). «Эксперимент по поляризации BRAIN CMB» (PDF) . Новые обзоры астрономии . 51 (3–4): 256. Бибкод : 2007NewAR..51..256P. дои : 10.1016/j.newar.2006.11.065. HDL : 10281/3018 .
  19. ^ Gush, HP; Halpern, M. (1992). "Охлаждаемый субмиллиметровый Фурье-спектрометр, летящий на ракете". Rev. Sci. Instrum . 63 (6): 3249. Bibcode : 1992RScI...63.3249G. doi : 10.1063/1.1142534.
  20. ^ Gush, HP; Halpern, M.; Wishnow, EH (июль 1990). «Ракетное измерение спектра космического фонового излучения в миллиметровом диапазоне». Phys. Rev. Lett . 65 (5): 537–540. Bibcode : 1990PhRvL..65..537G. doi : 10.1103/PhysRevLett.65.537. PMID  10042948.
  21. ^ Тейлор, Анджела С.; Джонс, Майкл Э.; Эллисон, Джеймс Р.; Анджелакис, Эммануил; Бонд, Дж. Ричард; Бронфман, Леонардо; Бустос, Рикардо; Дэвис, Ричард Дж.; Дикинсон, Клайв; Лич, Джейми; Мейсон, Брайан С.; Майерс, Стивен Т.; Пирсон, Тимоти Дж.; Ридхед, Энтони Ч.С.; Ривз, Родриго; Шепард, Мартин К.; Сиверс, Джонатан Л. (2011). "Космический фоновой имиджер 2". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 418 (4): 2720–2729. arXiv : 1108.3950 . Bibcode :2011MNRAS.418.2720T. doi : 10.1111/j.1365-2966.2011.19661.x . ISSN  0035-8711. S2CID  2703946.
  22. ^ Эссингер-Хайлеман, Томас; Али, Аамир; Амири, Мандана; Аппель, Джон В.; Араужо, Дерек; Беннетт, Чарльз Л.; Бун, Флетчер; Чан, Манвэй; Чо, Сяо-Мэй; Чусс, Дэвид Т.; Коласо, Фелипе; Кроу, Эрик; Денис, Кевин; Дюннер, Роландо; Эймер, Джозеф; Гете, Доминик; Халперн, Марк; Харрингтон, Кэтлин; Хилтон, Джин; Хиншоу, Гэри Ф.; Хуанг, Кэролайн; Ирвин, Кент; Джонс, Гленн; Каракла, Джон; Когут, Алан Дж.; Ларсон, Дэвид; Лимон, Мишель; Лоури, Линдси; Брак, Тобиас; Мерле, Николас; Миллер, Эмбер Д.; Миллер, Натан; Мозли, Сэмюэл Х.; Новак, Джайлс; Рейнцема, Карл; Ростем, Карван; Стивенсон, Томас; Таунер, Дебора; Ю-Йен, Конгпоп; Вагнер, Эмили; Уоттс, Дункан; Воллак, Эдвард; Сюй, Чжилей; Цзэн, Линчжэнь и др. ( CLASS Collaboration) (23 июля 2014 г.). Холланд, Уэйн С.; Змуидзинас, Йонас (ред.). «CLASS: космологический геодезист большого углового масштаба». Proc. SPIE 9153, Детекторы и приборы миллиметрового, субмиллиметрового и дальнего инфракрасного диапазона для Астрономия VII . Детекторы и приборы миллиметрового, субмиллиметрового и дальнего инфракрасного диапазона для астрономии VII. 9153 : 91531I. arXiv : 1408.4788 . Бибкод : 2014SPIE.9153E..1IE. дои : 10.1117/12.2056701. S2CID  13691600.
  23. ^ Lazear, Джастин; Ade, Питер AR; Benford, Доминик; Bennett, Чарльз Л.; Chuss, Дэвид Т.; Dotson, Джесси Л.; Eimer, Джозеф Р.; Fixsen, Дейл Дж.; Halpern, Марк; Hilton, Джин; Hinderks, Джеймс; Hinshaw, Гэри Ф.; Irwin, Кент; Jhabvala, Кристин; Johnson, Брэдли; Kogut, Алан; Lowe, Люк; McMahon, Джефф Дж.; Miller, Тимоти М.; Mirel, Пол; Moseley, С. Харви; Rodriguez, Samelys; Sharp, Элмер; Staguhn, Йоханнес Г.; Switzer, Эрик Р.; Tucker, Кэрол Э.; Weston, Эми; Wollack, Эдвард Дж. (2014). «Исследователь изначальной инфляционной поляризации (PIPER)». В Холланде, Уэйн С.; Змуидзинас, Йонас (ред.). Детекторы и приборы миллиметрового, субмиллиметрового и дальнего инфракрасного диапазона для астрономии VII . Т. 9153. С. 91531L. arXiv : 1407.2584 . doi : 10.1117/12.2056806. S2CID  2510422.
  24. ^ "Эксперимент КОСМОСОМЫ (1998-2007)" . Канарский институт астрофизики . Проверено 24 июля 2015 г.
  25. ^ ab "Исследователь фонового космического излучения". LAMBDA . Центр космических полетов имени Годдарда.
  26. ^ Заннони, М.; Тартари, А.; Герваси, М.; Боэлла, Г.; Сирони, Г.; Де Люсия, А.; Пассерини, А.; Кавальер, Ф. (2008). «ТРИС. I. Абсолютные измерения яркостной температуры неба на частотах 0,6, 0,82 и 2,5 ГГц». Астрофизический журнал . 688 (1): 12–23. arXiv : 0806.1415 . Бибкод : 2008ApJ...688...12Z. дои : 10.1086/592133. S2CID  55948501.
  27. ^ Farese, Philip C.; Dall'Oglio, Giorgio; Gundersen, Joshua O.; Keating, Brian G.; Klawikowski, Slade; Knox, Lloyd; Levy, Alan; Lubin, Philip M.; O'Dell, Chris W.; Peel, Alan; Piccirillo, Lucio; Ruhl, John; Timbie, Peter T. (2004). "COMPASS: верхний предел поляризации космического микроволнового фона в угловом масштабе 20′". The Astrophysical Journal . 610 (2): 625–634. arXiv : astro-ph/0308309 . Bibcode :2004ApJ...610..625F. doi :10.1086/421837. ISSN  0004-637X. S2CID  119404616.
  28. ^ Парийский, Ю. Н.; Мингалиев, М.Г.; Нижельский, Н.А.; Бурсов Н.Н.; Берлин, АБ; Гречкин А.А.; Жаров, В.И.; Жеканис, Г.В.; Майорова Е.К.; Семенова Т.А.; Столяров В.А.; Цыбулев, П.Г.; Кратов Д.В.; Удовицкий Р. Ю.; Хайкин В.Б. (2011). «Многочастотный обзор фонового излучения Вселенной. Проект «Космологический ген». Первые результаты». Астрофизический вестник . 66 (4): 424–435. Бибкод : 2011AstBu..66..424P. дои : 10.1134/S1990341311040043. ISSN  1990-3413. S2CID  123152017.
  29. ^ MacDermid, Kevin; EBEX Collaboration (2014-07-23). ​​Holland, Wayne S.; Zmuidzinas, Jonas (ред.). "Характеристики массива болометров и системы считывания во время полета эксперимента E и B (EBEX) в 2012/2013 годах". Proc. SPIE 9153, Детекторы и приборы миллиметрового, субмиллиметрового и дальнего инфракрасного диапазона для астрономии VII . Детекторы и приборы миллиметрового, субмиллиметрового и дальнего инфракрасного диапазона для астрономии VII. 9153 : 915311. arXiv : 1407.6894 . Bibcode :2014SPIE.9153E..11M. doi :10.1117/12.2056267. S2CID  118399923.
  30. ^ Мейер, Стефан С.; Ченг, Эдвард С.; Пейдж, Лайман А. (1991). "Измерение анизотропии крупномасштабного космического микроволнового фона на длине волны 1,8 миллиметра". The Astrophysical Journal . 371 : L7. Bibcode :1991ApJ...371L...7M. doi : 10.1086/185989 . ISSN  0004-637X.
  31. ^ "Идентификатор поляризации Ku-диапазона в Университете Майами". Университет Майами.
  32. ^ Fowler, JW; Doriese, WB; Marriage, TA; Tran, HT; Aboobaker, AM; Dumont, C.; Halpern, M.; Kermish, ZD; Loh, Y.-S.; Page, LA; Staggs, ST; Wesley, DH (2005). "Наблюдения CMB с помощью компактного гетерогенного 150-гигагерцового интерферометра в Чили". Серия приложений к астрофизическому журналу . 156 (1): 1–11. arXiv : astro-ph/0403137 . Bibcode : 2005ApJS..156....1F. doi : 10.1086/426393. S2CID  10422803.
  33. ^ "Эксперимент MAT". Архивировано в NASA GSFC.
  34. ^ О'Делл, Крис. "POLAR: Polarization Observations of Large Angular Regions". Архивировано в NASA GSFC . Получено 25 июля 2015 г.
  35. ^ "CARA Science: Python". Чикагский университет.
  36. ^ Пейдж, Лайман; де Оливейра-Коста, Анжелика. «КМАП». Принстонский университет . Проверено 25 июля 2015 г.
  37. ^ "QUIET: Сайт". Сотрудничество QUIET. 27 января 2008 г. Получено 2015-07-23 .
  38. ^ "Hunt for Big Bang Gravitational Waves Gets $40-Million Boost". Scientific American . Получено 5 марта 2017 г.
  39. ^ Silverberg, Robert F.; Aguirre, James; Bezaire, Jeff; Cheng, Edward S.; Christensen, Per Rex; Cordone, Shawn; Cottingham, David A.; Crawford, Thomas; Fixsen, Dale J.; Kenny, P.; Knox, Lloyd; Kristensen, Rene Engel; Meyer, Stephan; Noergaard-Nielsen, Hans Ulrich; Timbie, Peter T.; Wilson, Grant W.; et al. (TopHat Collaboration) (2003). Melugin, Ramsey K; Roeser, Hans-Peter (ред.). «Длительный полет эксперимента TopHat». Proc. SPIE 4857, Airborne Telescope Systems II . Airborne Telescope Systems II. 4857 : 195–204. Bibcode : 2003SPIE.4857..195S. doi : 10.1117/12.458649. S2CID  6509369.
  40. ^ Сильверберг, РФ; ES, Ченг; JE, Агирре; Джей-Джей, Безэр; ТМ, Кроуфорд; СС, Мейер; А., Бир; Б., Кампано; ТК, Чен; Д.А., Коттингем; ЭХ, Шарп; PR, Кристенсен; С., Кордоне; ПТ, Тимби; RE, Дама; диджей, Фикссен; РДК, Кристенсен; ХУ, Норгаард-Нильсен; Г.В., Уилсон; и др. (Сотрудничество TopHat) (сентябрь 2005 г.). «Эксперимент TopHat: прибор на воздушном шаре для картирования миллиметрового и субмиллиметрового излучения». Серия дополнений к астрофизическому журналу . 160 (1): 59–75. Бибкод : 2005ApJS..160...59S. doi : 10.1086/432117 .
  41. ^ Тиббс, Кристофер Т.; Уотсон, Роберт А.; Дикинсон, Клайв; Дэвис, Родни Д.; Дэвис, Ричард Дж.; дель Бурго, Карлос; Франзен, Томас МО; Дженова-Сантос, Рикардо; Грейндж, Кейт; Хобсон, Майкл П. (2010). "VSA Observations of the Anomalous Microwave Emission in the Perseus Region". Mon. Not. R. Astron. Soc . 402 (3): 1969–1979. arXiv : 0909.4682 . Bibcode :2010MNRAS.402.1969T. doi : 10.1111/j.1365-2966.2009.16023.x . S2CID  18987830.

Дальнейшее чтение