Lista eksperymentów z kosmicznym mikrofalowym tłem
Ta lista jest kompilacją eksperymentów mierzących anizotropię i polaryzację kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła (CMB) od czasu pierwszego wykrycia CMB przez Penziasa i Wilsona w 1964 r. Przeprowadzono wiele eksperymentów mających na celu zmierzenie anizotropii i polaryzacji CMB od jego pierwszego obserwacja w 1964 roku przez Penziasa i Wilsona . Obejmują one mieszankę odbiorników naziemnych, balonowych i kosmicznych. Niektóre godne uwagi eksperymenty na liście to COBE , który jako pierwszy wykrył anizotropię temperatury CMB i wykazał, że ma widmo ciała doskonale czarnego; DASI , który jako pierwszy wykrył sygnał polaryzacji z CMB; CBI , który wykonał obserwacje w wysokiej rozdzielczości i uzyskał pierwsze widmo polaryzacji w trybie E; WMAP ; oraz sonda Planck , która stworzyła jak dotąd mapę całego nieba o najwyższej rozdzielczości, zarówno anizotropii temperatury, jak i sygnałów polaryzacji. Obecne cele naukowe obserwacji CMB obejmują precyzyjny pomiar soczewkowania grawitacyjnego, które może ograniczyć masę neutrina ; oraz pomiar polaryzacji w trybie B jako możliwy dowód kosmicznej inflacji .
Projektowanie kosmicznych eksperymentów z mikrofalowym tłem jest bardzo trudnym zadaniem. Największym problemem są odbiorniki, optyka teleskopu i atmosfera. Wiele ulepszonych technologii wzmacniaczy mikrofalowych zostało zaprojektowanych do zastosowań mikrofalowych tła. Niektóre stosowane technologie to HEMT , MMIC , SIS i bolometry . Eksperymenty na ogół wykorzystują skomplikowane kriogeniczne do chłodzenia wzmacniaczy. Często eksperymenty są interferometrami które mierzą jedynie przestrzenne fluktuacje sygnałów na niebie i są niewrażliwe na średnie tło o temperaturze 2,7 K.
Innym problemem jest szum 1/ f występujący we wszystkich detektorach. Zwykle eksperymentalna strategia skanowania ma na celu zminimalizowanie efektu takiego szumu. Aby zminimalizować listki boczne , optyka mikrofalowa zwykle wykorzystuje skomplikowane soczewki i rogi zasilające . Wreszcie, w instrumentach naziemnych (i do pewnego stopnia balonowych), woda i tlen w atmosferze emitują i pochłaniają promieniowanie mikrofalowe. Nawet przy częstotliwościach, w których transmisja atmosferyczna jest wysoka, emisja atmosferyczna przyczynia się do powstawania szumu fotonowego co ogranicza czułość eksperymentu. Badania CMB wykorzystują zatem eksperymenty powietrzne i kosmiczne, a także suche lokalizacje na dużych wysokościach, takie jak Andy Chilijskie i Biegun Południowy .
Eksperymenty z kosmicznym mikrofalowym tłem
Poniższa lista zawiera częściową listę przeszłych, obecnych i planowanych eksperymentów CMB. Podana jest nazwa, rok rozpoczęcia i zakończenia każdego eksperymentu, a następnie podstawa eksperymentu — czy to w przestrzeni kosmicznej, balonie czy na ziemi — oraz miejsce, w stosownych przypadkach. Podano zastosowane technologie częstotliwości i wzmacniaczy, jak również główne cele eksperymentów.
| Obraz | Nazwa | Początek | Koniec | Podstawa | Lokalizacja | Częstotliwość (GHz) | Technologia detektora | Cele | Bibliografia |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Advanced Cosmic Microwave Explorer (ACME) Również HACME: HEMT + ACME |
1988 | 1996 | Grunt | biegun południowy | 26–35; 38–45 | HEMT | Anizotropie temperatury | ||
| Antarktyczny płaskowyż w pogoni za anizotropią (APACHE) | 1995 | 1996 | Grunt | Antarktyda | 100, 150, 250 | Bolometr | Anizotropie temperatury | ||
|
Radiometr bezwzględny dla kosmologii, astrofizyki i emisji rozproszonej (ARCADE) | 2001 | 2006 | Balon | 3, 5, 7, 10, 30, 90 | HEMT | Widmo CMB | ||
|
Archeopsy | 1999 | 2002 | Balon | 143, 217, 353, 545 | Bolometr | Zmierzona duża i pośrednia skala z lepszą precyzją w większych skalach. | ||
| Arcminute Cosmology Bolometr Array Odbiornik (ACBAR) | 2001 | 2008 | Grunt | biegun południowy | 150, 219, 274 | Bolometr | Anizotropie temperatury | ||
|
Mikrokelwin Imager z minutą łuku (AMI) | 2005 | — | Grunt | Wielka Brytania : Mullard Radio Astronomy Observatory | 12-18 | Interferometr | Efekt SZ , Anizotropie temperatury | |
| QUI JOint TEnerife ( QUIJOTE ) | 2012 | — | Grunt | Teneryfa | 11, 13, 17, 19, 30, 40 | Polaryzator / OMT | Polaryzacja na stopniowych skalach kątowych | ||
| ARGO | 1988, 1990, 1993 | 1993 | Balon | 150-600 | Bolometr | ||||
|
Tablica mikrofalowej anizotropii tła (AMIBA) | 2007 | — | Grunt | Hawaje: Mauna Loa | 86-102 | Interferometr/MMIC | efekt SZ; Polaryzacja | |
|
Wyszukiwanie w trybie B Atacama (ABS) | 2012 | 2014 | Grunt | Chile : Pustynia Atakama | 145 | Bolometr | Polaryzacja | |
|
Teleskop Kosmologiczny Atacama (ACT) | 2008 | 2022 | Grunt | Chile : Pustynia Atakama | 148, 218, 277 | Bolometr | Anizotropie temperatury i polaryzacji w małej skali | |
|
Eksperyment Atacama Pathfinder (APEX) | 2007 | — | Grunt | Chile : Pustynia Atakama | 150, 217 | Bolometr | Anizotropie temperatury; Efekt SZ | |
|
Australia Telescope Compact Array (ATCA) | 1991 | 1997 | Grunt | Paul Wild Observatory , Nowa Południowa Walia , Australia | 8.7 | HEMT | ||
| Teleskop skanujący anizotropię emisji tła (BEAST) | 2000 | — | Balon, Ziemia | 25-35; 38-45 | HEMT | stacji badawczej White Mountain Peak Uniwersytetu Kalifornijskiego . | |||
| Obrazowanie tła kosmicznej polaryzacji pozagalaktycznej (BICEP1) | 2006 | 2008 | Grunt | biegun południowy | 100, 150, 220 | Bolometr | Zmierzona polaryzacja w skali stopniowej z poprawioną precyzją. | ||
| BICEP2 | 2009 | 2012 | Grunt | biegun południowy | 150 | Bolometr | Polaryzacja w trybie B w skali stopniowej. | ||
| Tablica Kecka | 2010 | Grunt | biegun południowy | 95, 150, 220 | Bolometr | Polaryzacja w trybie B w skali stopniowej. | |||
| Balonowy pomiar anizotropii (BAM) | 1995 | 1998 | Balon | Eksperyment balonowy Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej i Uniwersytetu Browna | 110-250 | Spektrometr | Zastosowano różnicowy spektrometr z transformacją Fouriera do pomiaru anizotropii skali stopniowej | ||
| Radiometry balonowe do obserwacji polaryzacji nieba (BaR-SPoRT) | Odwołany | — | Balon | 32, 90 | Polaryzator / OMT | ||||
| Stowarzyszenie Berkeley-Illinois-Maryland ( BIMA ) | 1986 | 2004 | Grunt | Obserwatorium radiowe Hat Creek , Kalifornia, USA | 70-116; 210-270 | SIS | |||
|
Eksperyment BOOMERang | 1997 | 2003 | Balon | Długotrwały balon nad Antarktydą | 90-420 | Bolometr | Wahania skali pośredniej | |
| Interferometr RAdiation w trybie B (BRAIN) | Nigdy | — | Grunt | Dome-C, Antarktyda | |||||
| Koniczyna | Odwołany | — | Grunt | 97, 150, 230 | Bolometr | Anulowano eksperyment mający na celu pomiar fluktuacji w małej skali i poszukiwanie polaryzacji w trybie B. | |||
| Kobra | 1982 | 1990 | Brzmiąca rakieta | Uniwersytet British Columbia | 27-900 | Bolometry/FTS | Widmo częstotliwości CMB | ||
| Mapowanie polaryzacji kosmicznej anizotropii (CAPMAP) | 2002 | 2008 | Grunt | Teleskop Crawford Hill, New Jersey | 40, 90 | MMIC/HEMT | |||
| Kosmiczny Teleskop Anizotropowy (CAT) | 1994 | 1997 | Grunt | Obserwatorium Radioastronomiczne Mullarda | 13-17 | Interferometr / HEMT | Fluktuacje o bardzo małej skali w małych obszarach nieba. | ||
|
Kosmiczny skaner tła (CBI) | 2000 | 2008 | Grunt | Obserwatorium Llano de Chajnantor w Chile | 26-36 | HEMT | Bardzo mała skala anizotropii temperatury i polaryzacji na małym skrawku nieba. | |
|
Kosmologiczny geodeta w dużej skali kątowej (KLASA) | 2015 | — | Grunt | Obserwatorium Llano de Chajnantor w Chile | 40, 90, 150, 220 | Bolometr TES | Sygnał polaryzacji w trybie B na multipolach od 2 do 100 | |
| Eksplorator polaryzacji pierwotnej inflacji (PIPER) | Przyszły | — | Balon | 200, 270, 350, 800 | Bolometry TES | Sygnał polaryzacji w trybie B | |||
| KOSMOSOMA | 1998 | 2007 | Grunt | Obserwatorium Teide , Teneryfa, Hiszpania | 10-18 | HEMT | Eksperymenty ze skanowaniem kołowym dla CMB i nowych planów | ||
|
Kosmiczny Eksplorator Tła (COBE) | 1989 | 1993 | Przestrzeń | Orbita Ziemi | 31,5, 53, 90 (DRM) | Anizotropie temperatury; widmo mocy częstotliwości; przedpole układu słonecznego i galaktycznego pyłu. | ||
|
|
Kosmiczny Eksplorator Tła (COBE) | 1989 | 1990 | Przestrzeń | Orbita Ziemi | 68-3000 200 częstotliwości (FIRAS) | Bolometry | Widmo CMB; temperatura CMB; Widmo CIB; Anizotropie temperatury; widmo mocy częstotliwości; przedpole układu słonecznego i galaktycznego pyłu. | |
| TRIS | 1994 | 2001 | Grunt | Campo Imperatore | 0,6, 0,82, 2,5 | Widmo częstotliwości CMB | |||
| KOMPAS | 2001 | 2001 | Grunt | Pine Bluff, Wisconsin | 26 do 36 | HEMT | Polaryzacja na stopniowych skalach kątowych | ||
| Gen kosmologiczny (CG) | 1999 | 2009 | Grunt | RATAN-600 , Kaukaz, Rosja | 0,6 do 32 | HEMT | |||
| Interferometr ze skalą kątową (DASI) | 1999 | 2003 | Grunt | biegun południowy | 26-36 | HEMT | Anizotropia temperatury i polaryzacji w stopniowych skalach kątowych | ||
| Eksperyment E i B (EBEX) | 2012 | 2013 | Balon | Antarktyda | 150-450 | Bolometr | Inflacyjny sygnał tła fali grawitacyjnej (IGB) w polaryzacji w trybie B | ||
| Badanie dalekiej podczerwieni (FIRS) | 1989 | 1989 | Balon | National Scientific Balloon Facility , Fort Sumner, Nowy Meksyk | 170-680 | Bolometr | Anizotropia temperatury w dużych skalach kątowych. | ||
| Identyfikator polaryzacji pasma KU (KUPID) | 2003 | — | Grunt | Teleskop Crawford Hill, New Jersey | 12-18 | HEMT | |||
| Pomiar anizotropii w średniej skali (MSAM) | 1992 | 1997 | Balon | 150-650 | Bolometr | ||||
|
Millimeter Anisotropy eXperiment IMaging Array (MAXIMA) | 1995, 1998, 1999 | 1999 | Balon | W pobliżu Palestyny w Teksasie | 150-420 | Bolometr | Wahania temperatury skali pośredniej. | |
| Interferometr milimetrowy (MINT) | 2001 | 2002 | Grunt | Cerro Toco, Chile | 145 | SIS | Anizotropie temperatury wokół multipola 1500 | ||
| Bolometryczny interferometr fal milimetrowych (MBI-B) | Przyszły | — | Grunt | 90 | Bolometr | ||||
| Ruchomy Teleskop Anizotropii (MAT) | 1997, 1998 | 1998 | Grunt | Cerro Toco , Chile | 30-140 | HEMT / SIS | |||
| Obserwacje polaryzacji dużych obszarów kątowych (POLAR) | 2000 | 2000 | Grunt | Pine Bluff, Wisconsin , USA | 26-46 | HEMT | Polaryzacja w dużych skalach kątowych | ||
|
NIEDŹWIEDŹ POLARNY | 2012 | — | Grunt | Płaskowyż Chajnantor (Chile) | 150 | TES sprzężony z anteną | Polaryzacja KMPT. Pierwotne i soczewkowane tryby B. | |
| Polatron | Nigdy | — | Grunt | 100 | Bolometr | ||||
| Eksperyment Princeton I, Q i U (PIQUE) | 2002 | 2002 | Grunt | Uniwersytet Princeton | 90 | Bolometr | |||
| Pyton | 1992 | 1997 | Grunt | biegun południowy | 30-90 | HEMT / Bolometr | Anizotropia temperatury w pośrednich skalach kątowych | ||
| QMAP | 1996 | 1996 | Balon | 30-140 | HEMT / SIS | ||||
|
Kwadrat | 2005 | 2007 | Grunt | biegun południowy | 100, 150 | Bolometr | Polaryzacja w pośredniej skali kątowej | |
| QUBIC | Przyszły | — | Grunt | 150, 220 | Bolometr | Polaryzacja trybu B na pośredniej skali kątowej. | [ potrzebne źródło ] | ||
| Eksperyment z obrazowaniem Q/U (CICHY) | 2008 | 2010 | Grunt | Obserwatorium Llano de Chajnantor w Chile | 40, 90 | HEMT | |||
| RELIKT-1 | 1983 | 1984 | Przestrzeń | Orbita Ziemi | 37 | Anizotropie temperatury | |||
| Eksperyment z Saskatoonem | 1993 | 1995 | Grunt | Saskatchewan | 26-46 | HEMT | |||
| Obserwatorium Simonsa | 2021 | - | Grunt | Atacama | 27/39, 93/145, 225/280 GHz | Bolometry | Polaryzacja trybu B, gromady galaktyk SZE , źródła | ||
| Obserwatorium Polaryzacji Nieba (SPort) | Odwołany | — | Przestrzeń | Międzynarodowa Stacja Kosmiczna | 22-90 | Polaryzacja | |||
| Teleskop Bieguna Południowego | 2006 | Grunt | biegun południowy | Temperatura i polaryzacja w małej skali. | |||||
| PAJĄK | 2015 | Balon | Antarktyda | 90, 150, 220 | Bolometr | Polaryzacja na dużą skalę. | |||
|
Tablica Sunyaev-Zeldovich (SZA) | 2004 | 2008 | Grunt | Obserwatorium radiowe Owens Valley | 26-36; 85-115 | Interferometr | Wyprodukowano czułe ograniczenia anizotropii KMPT przy 1 ~ 4000, zmierzono efekt SZ w setkach gromad galaktyk. Teraz część CARMA | |
| Multipleksowana macierz Squid/Tes dla 90 gigaherców (MUSTANG/MUSTANG2) | 2007 | — | Grunt | Teleskop Green Bank (Wirginia Zachodnia, USA) | 90 | Bolometry TES | Efekt Sunyaeva-Zeldovicha (stosowany również do prac innych niż CMB) | ||
| Eksperyment w podczerwieni Sunyaev-Zeldovich (SuZIE) | 1996 | — | Grunt | Obserwatorium Submilimetrowe Caltech , Mauna Kea , Hawaje | 150, 220, 350 | Bolometr | Efekt SZ | ||
| Eksperyment na Teneryfie | 1984 | 2000 | Grunt | Teneryfa | 10, 15, 33 | HEMT | Anizotropie temperatury w skali kątowej od stopni do minut kątowych | ||
| Cylinder | 2001 | 2001 | Balon | Antarktyda | 150-720 | Bolometr | |||
| Bardzo mała tablica | 2002 | 2008 | Grunt | Teneryfa | 26-36 | Interferometr / HEMT | Fluktuacje średniej i małej skali w małych obszarach nieba. | ||
|
Mikrofalowa sonda anizotropowa Wilkinsona (WMAP) | 2001 | 2010 | Przestrzeń | Lagrange'a 2 | 23-94 | HEMT | Anizotropie temperatury; Polaryzacja | |
| Plancka | 2009 | 2013 | Przestrzeń | Lagrange'a 2 | 30-857 | HEMT / Bolometr | Anizotropie temperatury i polaryzacji; pierwsze plany |
Dalsza lektura
- NASA, 2015, „Hosted Data on LAMBDA: CMB Experiments”, patrz [1] , dostęp 27 marca 2015 r.