アタカマBモード検索
 輸送コンテナの上に置かれたアタカマ B モード サーチ。 | |
| 場所 | アタカマ砂漠 |
|---|---|
| 座標 | 南緯22度58分、西経67度47分 / 南緯22.96度、西経67.79度 |
| 高度 | 5,200メートル（17,100フィート） |
| 波長 | 2 mm (150 GHz) |
| Webサイト | www |
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アタカマBモード探索（ABS ）は、宇宙マイクロ波背景放射（CMB）の偏光を精密に測定することで、宇宙インフレーション理論を検証し、初期宇宙のインフレーションモデルを区別するための実験でした。ABSは、チリのアタカマ砂漠の高地、アタカマ天文公園に設置されました。[ 1 ] ABSは2012年2月に観測を開始し、2014年10月に観測を完了しました。
楽器
ABS望遠鏡は、電磁スペクトルのマイクロ波領域、すなわちCMB放射が最大となる145GHz（波長2mm）の周波数で天空を撮影した。CMBは弱い偏光状態にあると予想されており、ABS装置はこの非常に微弱な信号を測定するために設計されている。カメラは240個の偏光感度ピクセルで構成され、ピクセルごとに2個の遷移エッジセンサー（TES）ボロメータが搭載されている。このTESアレイは、検出器の熱雑音を低減するため、 0.3ケルビンの温度に冷却された。 [ 2 ]光学系は、4Kの温度に保たれた直径60cmのミラー2枚で構成されていた 。
CMBの測定に関連する周波数では、大気中の水蒸気からの放射が強い汚染物質となり得る。この観測地点は標高5200メートルと高く、非常に乾燥した気候であるため、地球上の他のほとんどの観測地点から得られる信号よりも大気からの汚染が少ない。ACT 、ALMA、APEX、ASTE、CBI、南天、POLARBEAR/Simons Arrayなど、他の観測所も同様の理由で近隣の観測地点に選定されている。
ABS実験は、北米で標準的な輸送コンテナに組み込まれ、迅速な展開ができるよう設計されました。チリに到着すると、望遠鏡は輸送コンテナの屋根にある特別なハッチから持ち上げられ、観測が開始されました。他の同様の実験と比較して、ABSは、入射偏光を迅速に変調するために常温の半波長板を使用するという点で独特でした。[ 3 ]これにより、装置は目的の偏光信号に「ロックイン」し、ほとんど偏光していない大気の影響を排除することができました。
科学目標
ABSによる観測はインフレーション理論を検証した。インフレーションは初期宇宙の有力な理論である。[ 4 ]しかし、インフレーションの観測的証拠はまだ決定的ではない。インフレーションモデルは一般的に、大規模構造形成の種となる密度摂動とともに重力波背景（GWB）が生成されたと予測する。このようなGWBはCMBの温度と偏光の両方に影響を与える。特に、 CMB偏光にはBモードパターンと呼ばれる独特の偏光パターンが残る。CMBにおけるBモード偏光の測定はインフレーションの重要な確認となり、超高エネルギーにおける物理学を垣間見る貴重な機会となるだろう。[ 5 ] [ 6 ]
結果
ABS実験では、2400度2の主要観測パッチ（全天の約6%）のデータ分析に基づいて、初期宇宙の密度摂動によるCMBの予想される偏光を測定したが、インフレーションによるGWBの証拠は見つからなかった。 [ 7 ] ABS実験では、測定の安定性[ 3 ]と系統的誤差の制御のために、半波長板を高速のフロントエンド偏光変調器として使用できることも実証された。[ 8 ]
ABSプロジェクトは、NSF、NASA、CONICYTからの資金援助を受けて実施されました。主な協力機関には、プリンストン大学、ジョンズ・ホプキンス大学、NIST、チリ大学などが含まれます。
参照
参考文献
- ^ 「天文学、技術、産業：チリにおける天文学分野における技術開発と革新の促進のためのロードマップ」（PDF） CONICYTチリ政府教育省2014年2月10日閲覧。
- ^ Essinger-Hileman, T.; et al. (2010). 「アタカマBモード探索：遷移エッジセンサーボロメータを用いたCMB偏光測定」.第13回国際低温検出器会議議事録. 第1185巻. arXiv : 1008.3915 . Bibcode : 2010arXiv1008.3915E .
- ^ a b Kusaka, A.; Essinger-Hileman, T.; et al. (2014). 「アタカマBモード探査装置における高温高速回転半波長板による宇宙マイクロ波背景放射の偏光変調」Review of Scientific Instruments . 85 (2): 024501. arXiv : 1310.3711 . Bibcode : 2014RScI...85b4501K . doi : 10.1063 / 1.4862058 . PMID 24593374. S2CID 11402132 .
- ^ Linde, A. (2014). 「プランク2013以降のインフレーション宇宙論」arXiv : 1402.0526 [ hep-th ].
- ^ Boyle, Latham A.; Steinhardt, PJ; Turok, N. (2006). 「スカラーおよびテンソル変動に対するインフレーション予測の再考」. Physical Review Letters . 96 (11) 111301. arXiv : astro-ph/0507455 . Bibcode : 2006PhRvL..96k1301B . doi : 10.1103/PhysRevLett.96.111301 . PMID 16605810. S2CID 10424288 .
- ^ Tegmark, Max (2005). 「インフレーションは実際に何を予測するのか？」. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics . 0504 (4): 001. arXiv : astro-ph/0410281 . Bibcode : 2005JCAP...04..001T . doi : 10.1088/1475-7516/2005/04/001 . S2CID 17250080 .
- ^ Kusaka, A.; Essinger-Hileman, T.; Appel, J.; et al. (2018). 「アタカマBモード探索（ABS）実験の結果」. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics . 2018 (9): 005. arXiv : 1801.01218 . Bibcode : 2018JCAP...09..005K . doi : 10.1088/1475-7516/2018/09/005 . S2CID 119215411 .
- ^ Essinger-Hileman, T.; Kusaka, A.; et al. (2016). 「常温連続回転半波長板の系統的効果」. Review of Scientific Instruments . 87 (9): 004503. arXiv : 1601.05901 . Bibcode : 2016RScI...87i4503E . doi : 10.1063/1.4962023 . PMID: 27782567. S2CID : 26118617 .
外部リンク
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