Esperimenti sulla radiazione cosmica di fondo
Comparazione dei dati sulla radiazione di fondo ottenuti con WMAP, COBE e telescopio Penzias e Wilson .
Dalla scoperta nel 1964 della radiazione cosmica di fondo , da parte degli astronomi Arno Penzias e Robert Woodrow Wilson , si sono susseguiti una varietà di esperimenti finalizzati alla ricezione e allo studio della CMB . Tra i tanti esperimenti, i più importanti sono stati:
COBE , il primo esperimento che ha misurato le temperature delle anisotropie nella CMB, scoprendo anche che presenta uno spettro elettromagnetico simile ad un corpo nero .
DASI , il primo a determinare il segnale di polarizzazione della CMB.
Telescopio CBI , il primo ad ottenere osservazioni in alta risoluzione, e il primo ad ottenere lo spettro di polarizzazione E-mode.
WMAP , l'esperimento che ha dato osservazioni della CMB a più alta risoluzione.
Confronto delle CMBR risultate da COBE , WMAP e Planck
La progettazione degli esperimenti cosmica di fondo è un compito molto impegnativo. I maggiori problemi sono i ricevitori, le ottiche del telescopio e l'atmosfera . Sono state sviluppate molte tecnologie per i ricevitori a microonde , come l'HEMT , il superconduttore-isolante-superconduttore , il circuito integrato monolitico a microonde e il bolometro . Generalmente, gli esperimenti montano complicati sistemi di criogenia per mantenere bassa la temperatura dell'amplificatore. Altri esperimenti consistono in uno o più interferometri , che si limitano a misurare le fluttuazioni spaziali dei segnali provenienti dal cosmo, e sono insensibili alla temperatura media di fondo di 2,7 K .
Un altro problema per questi esperimenti è il rumore 1/f intrinseco a tutti i rilevatori. Solitamente, gli esperimenti vengono progettati in maniera tale da minimizzare questo tipo di rumore . Per minimizzare i lobi secondari del segnale, i gruppi ottici solitamente usano elaborati sistemi di lenti e antenne a tromba alimentate. Infine, l'atmosfera è un problema perché l'acqua assorbe le radiazioni a microonde (principio utilizzato nei forni a microonde ): essendo la radiazione di fondo un segnale alla lunghezza d'onda delle microonde , questo problema ne rende difficoltosa l'osservazione da terra. Per questo, lo studio della CMB fa sempre più uso di esperimenti aerei o spaziali. Gli esperimenti a terra, invece, si trovano quasi sempre in posti secchi come le Ande cilene o il Polo sud .
Esperimenti
Immagine
Nome
Inizio
Fine
Tipo esperimento
Localizzazione
Frequenza (GHz)
Tipo di amplificazione
Obiettivi
Note
Advanced Cosmic Microwave Explorer (ACME) HACME: HEMT +ACME
1988
1996
Terra
26–35; 38–45
HEMT
Anisotropie temperatura CMB
[ 1]
Antarctic Plateau Anisotropy Chasing Experiment (APACHE)
1995
1996
Terra
Antartide
100, 150, 250
Bolometro
Anisotropie temperatura CMB
[ 1]
Absolute Radiometer for Cosmology, Astrophysics, and Diffuse Emission (ARCADE)
2001
—
Pallone
3, 5, 7, 10, 30, 90
HEMT
Spettro CMB
[ 1]
Archeops
1999
2002
Pallone
143, 217, 353, 545
Bolometro
Misura delle anisotropie di temperatura della CMB
[ 1]
Arcminute Cosmology Bolometer Array Receiver (ACBAR)
2001
—
Terra
150, 219, 274
Bolometro
Misura delle anisotropie di temperatura della CMB
[ 1]
Arcminute Microkelvin Imager (AMI)
2005
—
Terra
Regno Unito : Mullard Radio Astronomy Observatory
12-18
Interferometro
Effetto Sunyaev-Zel'dovich , Misura delle anisotropie di temperatura della CMB
[ 1]
ARGO
1988, 1990, 1993
1993
Pallone
150-600
Bolometro
[ 1]
Array for Microwave Background Anisotropy (AMiBA)
2002
—
Terra
Hawaii : Mauna Loa
86-102
MMIC
Effetto Sunyaev-Zel'dovich ; polarizzazione
[ 1] [ 2] [ 3]
Atacama Cosmology Telescope (ACT)
2007
—
Terra
Cile : Deserto di Atacama
145, 225, 265
Bolometro
Misura delle anisotropie di temperatura della CMB
[ 1]
Atacama Pathfinder Experiment (APEX)
2005
—
Terra
150, 217
Bolometro
Misura delle anisotropie di temperatura della CMB ; effetto Sunyaev-Zel'dovich
[ 1]
Australia Telescope Compact Array (ATCA)
1991
1997
Terra
8.7
HEMT
[ 1]
Background Emission Anisotropy Scanning Telescope (BEAST)
2000
—
Pallone, terra
25-35; 38-45
HEMT
Osservatorio presso la stazione di ricerca dell'Università della California , stazione di ricerca White Mountain Peak
[ 1]
Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization (BICEP)
2006
2008
Terra
Polo Sud
100, 150
Bolometro
Misura della polarizzazione su larga scala con maggiore precisione
[ 1]
Balloon-borne Anisotropy Measurement (BAM)
1995
1998
Pallone
Pallone UBC
110-250
Spettrometro
[ 1]
Balloon-borne Radiometers for Sky Polarisation Observations (BaR-SPoRT)
Future
—
Pallone
32, 90
Polarizzatore / OMT
[ 1]
Berkeley-Illinois-Maryland Association (BIMA)
1986
2004
Terra
70-116; 210-270
SIS
[ 1]
Esperimento BOOMERanG
1997
2003
Pallone
Antartide
90-420
Bolometro
Misura delle anisotropie di temperatura della CMB con precisione migliorata
[ 1]
B-mode RAdiation INterferometer (BRAIN)
-
—
Terra
Dome C , Antartide
Clover
-
—
Terra
97, 150, 230
Bolometro
Misura delle fluttuazioni su piccola scala a precisione migliorata, e la polarizzazione B-mode
[ 1]
Cosmic Anisotropy Polarization Mapper (CAPMAP)
2002
—
Terra
40, 90
MMIC/HEMT
[ 1]
Cosmic Anisotropy Telescope (CAT)
1994
1997
Terra
Mullard Radio Astronomy Observatory
13-17
Interferometro / HEMT
Misura delle fluttuazioni a scala piccolissima in regioni piccole dell'universo
[ 1]
Telescopio CBI (CBI)
2002
2008
Terra
Osservatorio Llano de Chajnantor , Cile
26-36
HEMT
Misura delle fluttuazioni a scala piccolissima in regioni piccole dell'universo con precisione maggiore, e la polarizzazione della CMB
[ 1]
COSMOSOMAS
1998
—
Terra
Osservatorio del Teide , Tenerife , Spagna
10-18
HEMT
Esperimenti a scansione circolare per la CMB
[ 1]
Cosmic Background Explorer (COBE)
1989
1993
Spazio
Orbita geocentrica
Misura delle anisotropie di temperatura della CMB
[ 1]
Cosmological Gene
1999
—
Terra
da 0.6 a 32
HEMT
[ 1]
Degree Angular Scale Interferometer (DASI)
1999
2003
Terra
26-36
HEMT
Temperatura e polarizzazione al Polo Sud
[ 1]
E and B Experiment (EBEX)
In futuro
—
Pallone
Antartide
150-450
Bolometro
Immagine larga e ad altà fedeltà delle anisotropie di polarizzazione della CMB e rilevazione delle onde gravitazionali inflazionarie di fondo
[ 1]
Far Infra-Red Survey (FIRS)
1989
1989
Pallone
170-680
Bolometro
[ 1]
KU-band Polarization IDentifier (KUPID)
2003
—
Terra
12-18
HEMT
[ 1]
Medium Scale Anisotropy Measurement (MSAM)
1992
1997
Pallone
150-650
Bolometro
[ 1]
Millimeter Anisotropy eXperiment IMaging Array (MAXIMA)
1995, 1998, 1999
1999
Pallone
Palestine, Texas
150-420
Bolometro
Misura delle fluttuazioni su scala media con precisione migliorata
[ 1]
Millimeter Interferometer (MINT)
In futuro
—
Terra
150
SIS
[ 1]
Millimeter-Wave Bolometric Interferometer (MBI-B)
In futuro
—
Terra
90
Bolometro
[ 1]
Mobile Anisotropy Telescope (MAT)
1997, 1998
1998
Terra
30-140
HEMT / SIS
[ 1]
Planck Surveyor
2009
—
Spazio
Lagrange 2
30-857
HEMT / Bolometro
Polarizzazione; Misura delle anisotropie di temperatura della CMB
[ 1]
Polarization Observations of Large Angular Regions (POLAR)
2000
2000
Terra
26-46
HEMT
[ 1]
Polarization of Background Microwave Radiation (POLARBEAR)
2012
—
Terra
Osservatorio Llano de Chajnantor , Cile
90-240
Bolometro
Misura dei modi-B della polarizzazione su scala piccola
[ 1]
Polatron
-
—
Terra
100
Bolometro
[ 1]
Princeton I, Q, and U Experiment (PIQUE)
2002
2002
Pallone
90
Bolometro
[ 1]
Python
1992
1997
Terra
30-90
HEMT / Bolometro
[ 1]
QMAP
1996
1996
Terra
30-140
HEMT / SIS
[ 1]
QUaD
2005
2007
Terra
Polo Sud
100, 150
Bolometro
Misura della polarizzazione intermedia con una precisione migliorata.
[ 1]
Qubic
In futuro
—
Terra
97, 150, 230
Bolometro
Misura della polarizzazione B-mode su scala media
Q/U Imaging ExperimenT (QUIET)
2008
—
Terra
Osservatorio Llano de Chajnantor , Cile
40, 90
HEMT
[ 1]
RELIKT-1
1983
1984
Spazio
Orbita geocentrica
Misura delle anisotropie di temperatura della CMB
[ 1]
Esperimento Saskatoon
1993
1995
Terra
Saskatchewan
26-46
HEMT
[ 1]
SPOrt
-
—
Spazio
Stazione spaziale internazionale
Polarizzazione
[ 1]
South Pole Telescope
2006
Terra
Polo Sud
Misura delle fluttazioni e della polarizzazione su piccola scala
[ 1]
Spider CMB
2011
Pallone
90, 150, 220
Bolometro
Misura della polarizzazione su grandissima scala
Sunyaev-Zeldovich Array (SZA)
In futuro
—
Terra
26-36; 85-115
Interferometer
Effetto Sunyaev-Zel'dovich
[ 1]
Sunyaev-Zeldovich Infrared Experiment (SuZIE)
1996
—
Terra
150, 220, 350
Bolometro
Effetto Sunyaev-Zel'dovich
[ 1]
TEsperimento Tenerife
1984
2000
Terra
Tenerife
10, 15, 33
HEMT
[ 1]
TopHat
2002
—
Pallone
150-720
Bolometro
[ 1]
Very Small Array
2002
2008
Terra
26-36
Interferometro / HEMT
Misura delle fluttuazioni su scala intermedia e piccola, con precisione migliorata
[ 1]
Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP)
2001
—
Spazio
Lagrange 2
23-94
HEMT
Misura delle anisotropie di temperatura della CMB ; Polarizzazione
[ 1]
Note
^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z 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 LAMBDA — CMB Experiment Sites , su lambda.gsfc.nasa.gov , 18 aprile 2008. URL consultato il 13 giugno 2010 (archiviato dall'url originale il 27 maggio 2010) .
^ Paul Ho, et al., The Yuan-Tseh Lee Array for Microwave Background Anisotropy , 2008, arΧiv :0810.1871 .
^ Jiun-Huei Proty Wu, et al., AMiBA Observations, Data Analysis and Results for Sunyaev-Zel'dovich Effects , 2008, arΧiv :0810.1015 .
Altri progetti
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