Esta lista es una compilación de experimentos que miden las anisotropías y la polarización de la radiación del fondo cósmico de microondas (CMB) desde la primera detección del CMB por Penzias y Wilson en 1964. Ha habido una variedad de experimentos para medir las anisotropías y la polarización del CMB desde su primera observación en 1964 por Penzias y Wilson . Estos incluyen una combinación de receptores terrestres, de globos y espaciales. [2] [3] Algunos experimentos notables en la lista son COBE, que detectó por primera vez las anisotropías de temperatura del CMB, y mostró que tenía un espectro de cuerpo negro; DASI , que primero detectó la señal de polarización del CMB; [4] CBI , que realizó observaciones de alta resolución y obtuvo el primer espectro de polarización en modo E; [5] WMAP ; y la nave espacial Planck , que ha producido el mapa de todo el cielo de mayor resolución hasta la fecha tanto de las anisotropías de temperatura como de las señales de polarización. [6] Los objetivos científicos actuales para la observación del CMB incluyen la medición precisa de lentes gravitacionales, que pueden limitar la masa del neutrino ; y medición de la polarización en modo B como posible evidencia de inflación cósmica .
El diseño de experimentos cósmicos de fondo de microondas [2] [3] [4] [7] [8] es una tarea muy desafiante. Los mayores problemas son los receptores, la óptica del telescopio y la atmósfera. Se han diseñado muchas tecnologías mejoradas de amplificadores de microondas para aplicaciones de fondo de microondas. Algunas tecnologías utilizadas son HEMT , MMIC , SIS y bolómetros . [8] Los experimentos generalmente utilizan elaborados sistemas criogénicos para mantener fríos los amplificadores. A menudo, los experimentos son interferómetros que solo miden las fluctuaciones espaciales en las señales en el cielo y son insensibles al fondo promedio de 2,7 K. [4]
Otro problema es el ruido 1 / f intrínseco a todos los detectores. Por lo general, la estrategia de exploración experimental está diseñada para minimizar el efecto de dicho ruido. [7] Para minimizar los lóbulos laterales , la óptica de microondas generalmente utiliza lentes elaborados y cuernos de alimentación . Finalmente, en los instrumentos terrestres (y, hasta cierto punto, basados en globos), el agua y el oxígeno de la atmósfera emiten y absorben radiación de microondas. Incluso en frecuencias donde la transmisión atmosférica es alta, la emisión atmosférica contribuye al ruido de fotones que limita la sensibilidad de un experimento. Por lo tanto, la investigación del CMB utiliza experimentos aéreos y espaciales, así como lugares secos y de gran altitud como los Andes chilenos y el Polo Sur . [9]
Experimentos de fondo cósmico de microondas
La siguiente lista consiste en una lista parcial de experimentos CMB pasados, actuales y planificados. Se dan el nombre, los años de inicio y finalización de cada experimento, seguidos de la base del experimento, ya sea espacial, en globo o terrestre, y la ubicación, cuando corresponda. Se dan las tecnologías de frecuencia y amplificador utilizadas, así como los principales objetivos de los experimentos. [10]
Imagen | Nombre | Comienzo | Final | Base | Localización | Frecuencia (GHz) | Tecnología de detectores | Objetivos | Referencias |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Explorador avanzado de microondas cósmico (ACME) También HACME: HEMT + ACME | 1988 | 1996 | Suelo | Polo Sur | 26–35; 38–45 | HEMT | Anisotropías de temperatura | [10] [11] | |
Experimento de persecución de anisotropía de la meseta antártica (APACHE) | 1995 | 1996 | Suelo | antártico | 100, 150, 250 | Bolómetro | Anisotropías de temperatura | [10] | |
Radiómetro absoluto para cosmología, astrofísica y emisión difusa (ARCADE) | 2001 | 2006 | Globo | 3, 5, 7, 10, 30, 90 | HEMT | Espectro CMB | [10] | ||
Archeops | 1999 | 2002 | Globo | 143, 217, 353, 545 | Bolómetro | Medida en escala grande e intermedia con precisión mejorada en las escalas más grandes. | [10] | ||
Receptor de matriz de bolómetros de cosmología Arcminute (ACBAR) | 2001 | 2008 | Suelo | Polo Sur | 150, 219, 274 | Bolómetro | Anisotropías de temperatura | [10] | |
Generador de imágenes Microkelvin Arcminute (AMI) | 2005 | - | Suelo | Reino Unido : Observatorio de Radioastronomía Mullard | 12-18 | Interferómetro | Efecto SZ , anisotropías de temperatura | [10] | |
QUI JOint TEnerife ( QUIJOTE ) | 2012 | - | Suelo | Tenerife | 11, 13, 17, 19, 30, 40 | Polarizador / OMT | Polarización en escalas angulares de grados | [10] | |
ARGO | 1988, 1990, 1993 | 1993 | Globo | 150-600 | Bolómetro | [10] | |||
Matriz para anisotropía de fondo de microondas (AMiBA) | 2007 | - | Suelo | Hawái: Mauna Loa | 86-102 | Interferómetro / MMIC | Efecto SZ; Polarización | [10] [12] [13] | |
Búsqueda en modo B de Atacama (ABS) | 2012 | - | Suelo | Chile : Desierto de Atacama | 145 | Bolómetro | Polarización | [10] [14] | |
Telescopio de cosmología de Atacama (ACT) | 2008 | - | Suelo | Chile : Desierto de Atacama | 148, 218, 277 | Bolómetro | Anisotropías de polarización y temperatura a pequeña escala | [10] | |
Experimento Atacama Pathfinder (APEX) | 2007 | - | Suelo | Chile : Desierto de Atacama | 150, 217 | Bolómetro | Anisotropías de temperatura; Efecto SZ | [10] | |
Australia Telescope Compact Array (ATCA) | 1991 | 1997 | Suelo | Observatorio Paul Wild , Nueva Gales del Sur , Australia | 8.7 | HEMT | [10] | ||
Telescopio de exploración de anisotropía de emisión de fondo (BEAST) | 2000 | - | Globo, Tierra | 25-35; 38-45 | HEMT | Un observatorio CMB terrestre de un solo plato en la estación de investigación White Mountain Peak de la Universidad de California . | [10] | ||
Imágenes de fondo de la polarización extragaláctica cósmica (BICEP1) | 2006 | 2008 | Suelo | Polo Sur | 100, 150, 220 | Bolómetro | Polarización de escala de grados medida con precisión mejorada. | [10] [15] | |
BICEP2 | 2009 | 2012 | Suelo | Polo Sur | 150 | Bolómetro | Polarización en modo B en escala de grados. | [10] [16] | |
Matriz de Keck | 2010 | Suelo | Polo Sur | 95, 150, 220 | Bolómetro | Polarización en modo B en escala de grados. | [10] | ||
Medición de anisotropía transportada por globo (BAM) | 1995 | 1998 | Globo | Experimento con globos de la Universidad de British Columbia y la Universidad de Brown | 110-250 | Espectrómetro | Se utilizó el espectrómetro diferencial de transformada de Fourier para medir la anisotropía en escala de grados. | [10] [17] | |
Radiómetros de globo para observaciones de polarización del cielo (BaR-SPoRT) | Cancelado | - | Globo | 32, 90 | Polarizador / OMT | [10] | |||
Asociación Berkeley-Illinois-Maryland ( BIMA ) | 1986 | 2004 | Suelo | Radio Observatorio de Hat Creek , California, EE. UU. | 70-116; 210-270 | SIS | [10] | ||
Experimento BOOMERanG | 1997 | 2003 | Globo | Globo de larga duración sobre la Antártida | 90-420 | Bolómetro | Fluctuaciones de escala intermedia | [10] | |
INterferómetro de radiación en modo B (CEREBRO) | Nunca | - | Suelo | Dome-C, Antártida | [18] | ||||
Trébol | Cancelado | - | Suelo | 97, 150, 230 | Bolómetro | Experimento cancelado para medir las fluctuaciones a pequeña escala y buscar polarización en modo B. | [10] | ||
Cobra | mil novecientos ochenta y dos | 1990 | Cohete que suena | Universidad de Columbia Britanica | 27-900 | Bolómetros / FTS | Espectro de frecuencia de CMB | [19] [20] | |
Mapeador de polarización de anisotropía cósmica (CAPMAP) | 2002 | 2008 | Suelo | Telescopio Crawford Hill, Nueva Jersey | 40, 90 | MMIC / HEMT | [10] | ||
Telescopio de anisotropía cósmica (CAT) | 1994 | 1997 | Suelo | Observatorio de Radioastronomía Mullard | 13-17 | Interferómetro / HEMT | Fluctuaciones de muy pequeña escala en pequeñas regiones del cielo. | [10] | |
Imager de fondo cósmico (CBI) | 2000 | 2008 | Suelo | Observatorio Llano de Chajnantor , Chile | 26-36 | HEMT | Anisotropías de polarización y temperatura a muy pequeña escala en un pequeño trozo de cielo. | [10] [21] | |
Topógrafo de Cosmología a Gran Escala Angular (CLASS) | 2015 | - | Suelo | Observatorio Llano de Chajnantor , Chile | 40, 90, 150, 220 | Bolómetro TES | Señal de polarización en modo B en multipolos de 2 a 100 | [10] [22] | |
Explorador de polarización de inflación primordial (PIPER) | Futuro | - | Globo | 200, 270, 350, 800 | Bolómetros TES | Señal de polarización en modo B | [10] [23] | ||
COSMOSOMAS | 1998 | 2007 | Suelo | Observatorio del Teide , Tenerife, España | 10-18 | HEMT | Experimentos de escaneo circular para CMB y primeros planos | [10] [24] | |
Explorador de fondo cósmico (COBE) | 1989 | 1993 | Espacio | Órbita terrestre | 31,5, 53, 90 (DMR) | Anisotropías de temperatura; espectro de potencia de frecuencia; primer plano del sistema solar y del polvo galáctico. | [10] [25] | ||
Explorador de fondo cósmico (COBE) | 1989 | 1990 | Espacio | Órbita terrestre | 68-3000 200 frecuencias (FIRAS) | Bolómetros | Espectro de CMB; Temperatura CMB; Espectro CIB; Anisotropías de temperatura; espectro de potencia de frecuencia; primer plano del sistema solar y del polvo galáctico. | [10] [25] | |
TRIS | 1994 | 2001 | Suelo | Campo Imperatore | 0,6, 0,82, 2,5 | Espectro de potencia de frecuencia CMB | [10] [26] | ||
BRÚJULA | 2001 | 2001 | Suelo | Pine Bluff, Wisconsin | 26 hasta 36 | HEMT | Polarización en escalas angulares de grados | [27] | |
Gen cosmológico (CG) | 1999 | 2009 | Suelo | RATAN-600 , Cáucaso, Rusia | 0,6 hasta 32 | HEMT | [10] [28] | ||
Interferómetro de escala angular de grados (DASI) | 1999 | 2003 | Suelo | Polo Sur | 26-36 | HEMT | Anisotropía de temperatura y polarización en escalas angulares de grados | [10] | |
El experimento E y B (EBEX) | 2012 | 2013 | Globo | Antártida | 150-450 | Bolómetro | Señal de fondo de ondas gravitacionales inflacionarias (IGB) en polarización en modo B | [10] [29] | |
Encuesta de infrarrojos lejanos (FIRS) | 1989 | 1989 | Globo | Instalación Nacional de Globos Científicos , Fort Sumner, Nuevo México | 170-680 | Bolómetro | Anisotropía térmica en grandes escalas angulares. | [10] [30] | |
Identificador de polarización de banda KU (KUPID) | 2003 | - | Suelo | Telescopio Crawford Hill, Nueva Jersey | 12-18 | HEMT | [10] [31] | ||
Medición de anisotropía a escala media (MSAM) | 1992 | 1997 | Globo | 150-650 | Bolómetro | [10] | |||
Matriz de imágenes de eXperimento de anisotropía milimétrica (MAXIMA) | 1995, 1998, 1999 | 1999 | Globo | Cerca de Palestina, Texas | 150-420 | Bolómetro | Fluctuaciones de temperatura de escala intermedia. | [10] | |
Interferómetro milimétrico (MINT) | 2001 | 2002 | Suelo | Cerro Toco, Chile | 145 | SIS | Anisotropías de temperatura alrededor del multipolar 1500 | [10] [32] | |
Interferómetro bolométrico de onda milimétrica (MBI-B) | Futuro | - | Suelo | 90 | Bolómetro | [10] | |||
Telescopio móvil de anisotropía (MAT) | 1997, 1998 | 1998 | Suelo | Cerro Toco , Chile | 30-140 | HEMT / SIS | [10] [33] | ||
Observaciones de polarización de grandes regiones angulares (POLAR) | 2000 | 2000 | Suelo | Pine Bluff, Wisconsin , Estados Unidos | 26-46 | HEMT | Polarización a grandes escalas angulares | [10] [34] | |
OSO POLAR | 2012 | - | Suelo | Meseta de Chajnantor (Chile) | 150 | TES acoplado a antena | Polarización CMB. Modos B primordiales y con lentes. | [10] | |
Polatron | Nunca | - | Suelo | 100 | Bolómetro | [10] | |||
Experimento Princeton I, Q y U (PIQUE) | 2002 | 2002 | Suelo | Universidad de Princeton | 90 | Bolómetro | [10] | ||
Pitón | 1992 | 1997 | Suelo | Polo Sur | 30-90 | HEMT / Bolómetro | Anisotropía de temperatura en escalas angulares intermedias | [10] [35] | |
QMAP | 1996 | 1996 | Globo | 30-140 | HEMT / SIS | [10] [36] | |||
Patio | 2005 | 2007 | Suelo | Polo Sur | 100, 150 | Bolómetro | Polarización a escala angular intermedia | [10] | |
Qubic | Futuro | - | Suelo | 97, 150, 230 | Bolómetro | Polarización en modo B en escala angular intermedia. | [ cita requerida ] | ||
Experimento de imágenes Q / U (SILENCIOSO) | 2008 | 2010 | Suelo | Observatorio Llano de Chajnantor , Chile | 40, 90 | HEMT | [10] [37] | ||
RELIKT-1 | 1983 | 1984 | Espacio | Órbita terrestre | 37 | Anisotropías de temperatura | [10] | ||
Experimento de Saskatoon | 1993 | 1995 | Suelo | Saskatchewan | 26-46 | HEMT | [10] | ||
Observatorio Simons | 2021 | - | Suelo | Atacama | 27/39, 93/145, 225/280 GHz | Bolómetros | Polarización en modo B, cúmulos de galaxias SZE , fuentes | [38] | |
Observatorio de polarización del cielo (SPOrt) | Cancelado | - | Espacio | Estación Espacial Internacional | 22-90 | Polarización | [10] | ||
Telescopio del polo sur | 2006 | Suelo | Polo Sur | Temperatura y polarización a pequeña escala. | [10] | ||||
ARAÑA | 2015 | Globo | Antártida | 90, 150, 220 | Bolómetro | Polarización a gran escala. | [10] | ||
Matriz Sunyaev-Zeldovich (SZA) | 2004 | 2008 | Suelo | Observatorio de radio de Owens Valley | 26-36; 85-115 | Interferómetro | Produjo restricciones de anisotropía CMB sensibles en 1 ~ 4000, midió el efecto SZ en cientos de cúmulos de galaxias. Ahora parte de CARMA | [10] | |
Matriz de calamar / Tes con multiplexación para noventa gigahercios (MUSTANG / MUSTANG2) | 2007 | - | Suelo | Telescopio Green Bank (Virginia Occidental, EE. UU.) | 90 | Bolómetros TES | Efecto Sunyaev-Zeldovich (también utilizado para trabajos sin CMB) | [10] | |
Experimento infrarrojo Sunyaev-Zeldovich (SuZIE) | 1996 | - | Suelo | Observatorio submilimétrico Caltech , Mauna Kea , Hawaii | 150, 220, 350 | Bolómetro | Efecto SZ | [10] | |
Experimento Tenerife | 1984 | 2000 | Suelo | Tenerife | 10, 15, 33 | HEMT | Anisotropías de temperatura de grados a escalas angulares de minutos de arco | [10] | |
Sombrero de copa | 2001 | 2001 | Globo | Antártida | 150-720 | Bolómetro | [10] [39] [40] | ||
Matriz muy pequeña | 2002 | 2008 | Suelo | Tenerife | 26-36 | Interferómetro / HEMT | Fluctuaciones intermedias y de pequeña escala en pequeñas regiones del cielo. | [10] [41] | |
Sonda de anisotropía de microondas Wilkinson (WMAP) | 2001 | 2010 | Espacio | Lagrange 2 | 23-94 | HEMT | Anisotropías de temperatura; Polarización | [10] | |
Planck | 2009 | 2013 | Espacio | Lagrange 2 | 30-857 | HEMT / Bolómetro | Anisotropías de temperatura y polarización; primeros planos | [10] |
Referencias
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Otras lecturas
- NASA, 2015, "Hosted Data on LAMBDA: CMB Experiments", ver [1] , consultado el 27 de marzo de 2015.