BICEP

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
BICEP і Масив Кека
Частина від Амундсен-Скотт
Розташування Антарктида Антарктида
Координати 89°59′58″ пд. ш. 0°00′00″ сх. д. / 89.9997220000277878° пд. ш. 0.000000000028° сх. д. / -89.9997220000277878; 0.000000000028
Стиль телескопа радіотелескоп для реліктового випромінювання
Вебсайт cfa.harvard.edu/CMB/keckarray/
Мапа
CMNS: BICEP у Вікісховищі

BICEP і Масив Кека (англ. Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization, «фотографування фонової космічної позагалактичної поляризації») — серія експериментів з дослідження реліктового випромінювання. Вони спрямовані на вимірювання поляризації реліктового випромінювання[1][2] і, зокрема, вимірювання B-моди реліктового випромінювання. Експерименти включали п’ять поколінь приладів: BICEP1 (або просто BICEP), BICEP2, Масив Кека, BICEP3 та Масив BICEP. Всі вони працюють з Антарктиди, зі станції Амундсен-Скотт на Південному полюсі[1], досліджуючи одну й ту саму частину неба навколо південного небесного полюса[1][3].

Установи[ред. | ред. код]

Гравітаційні хвилі можуть виникати внаслідок інфляції - прискореного розширення одразу після Великого вибуху[4][5][6][7].

Установи, залучені до різних приладів[2][8][9][10][11]:

BICEP1[ред. | ред. код]

Серія експериментів почалася в Каліфорнійському технологічному інституті в 2002 році, коли у співпраці з Лабораторією реактивного руху фізики Ендрю Ланге[en], Джеймі Бок, Браян Кітінг[en] і Вільям Гольцапфель розпочали роботу над телескопом BICEP1[12], який під час розробки називався Робінсонівський телескоп фонових гравітаційних хвиль (англ. Robinson gravitational wave background telescope)[1]. Інструмент був вперше описаний у статті 2003 року[13], почав спостереження в січні 2006 року[2] і завершив їх в кінці 2008 року[1].

BICEP1 спостерігав небо на частотах 100 і 150 ГГц (довжина хвилі 3 і 2 мм) з роздільною здатністю 1,0 і 0,7 градусів відповідно. Він мав масив із 98 детекторів (50 на 100 ГГц і 48 на 150 ГГц) для вимірювання поляризації реліктового випромінювання[1] - кожна пара детекторів складала один чутливий до поляризації піксель.

BICEP2[ред. | ред. код]

Телескоп BICEP2

Інструментом другого покоління був BICEP2[14]. Він складався з 512 датчиків (256 пікселів), що працювали на частоті 150 ГГц (довжина хвилі 26 см). Він замінив собою інструмент BICEP1 і спостерігав з 2010 по 2012 рік[15][16].

17 березня 2014 року Гарвард-Смітсонівським астрофізичним центром було оголошено, що BICEP2 виявив B-моди гравітаційних хвиль у ранньому Всесвіті (так звані первісні гравітаційні хвилі)[4][5][6][7][17]. Повідомлялося про виявлення B-мод на рівні r = 0.20+0.07
−0.05, що відхиляло нульову гіпотезу (r = 0) на рівні 7 сигма (5,9 σ після віднімання фонового випромінювання)[15]. Однак 19 червня 2014 року було повідомлено про зниження рівня довіри до цього результату[18][19]. Перевірена та прийнята до друку стаття з оголошенням про відкриття містила додаток, в якому обговорювався можливий вплив на сигнал з боку космічного пилу[15]. Через неузгодженість знайденої поляризації з даними космічного телескопу Планк[20] інші науковці (наприклад, Девід Сперджел) припускали, що саме космічний пил є найбільш імовірним поясненням виявленого сигналу[21].

Препринт, опублікований командою Планк у вересні 2014 року і прийнятий до друку у 2016 році, надав найточніші вимірювання сигналу від пилу і дійшов висновку, що сигнал від пилу має таку саму силу, як і сигнал, отриманий командою BICEP2[22][23]. 30 січня 2015 року було опубліковано спільний аналіз даних BICEP2 і Planck, і Європейське космічне агентство оголосило, що сигнал можна повністю віднести до пилу в Чумацькому Шляху[24]. BICEP2 об’єднав свої дані з Масивом Кека і Планком у спільному аналізі. Публікація в Physical Review Letters у березні 2015 року встановила обмеження на відношення тензора до скаляра r < 0.12[25]

Масив Кека[ред. | ред. код]

Головні параметри інструментів BICEP
Інструмент Рік
закінчення 		Частота Роздільна
здатність 		Датчиків
(пікселів) 		Посилання
BICEP1 2008 100 ГГц 0,93° 50 (25) [1][2]
150 ГГц 0,60° 48 (24) [1]
BICEP2 2012 150 ГГц 0,52° 500 (250) [15]
Масив Кека 2011 150 ГГц 0,52° 1488 (744) [3][26]
2012 2480 (1240)
2018 1488 (744) [26]
95 ГГц 0,7° 992 (496)
BICEP3 — 95 ГГц 0,35° 2560 (1280) [27]
Масив Кека

Безпосередньо поруч із телескопом BICEP у будівлі обсерваторії Мартіна Померанца на Південному полюсі була невикористана телескопічна опора, яка раніше була зайнята інтерферометром DASI[28]. Масив Кека був створений, щоб скористатися перевагами цього більшого кріплення телескопа. Цей проєкт було профінансовано сумою 2,3 мільйона доларів від Фонду Кека[en], а також від Національного наукового фонду, Фонду Гордона і Бетті Мур[en], Фонду Джеймса і Неллі Кілрой та Фонду Барзана[2]. Проєкт спочатку очолював Ендрю Ланге[en][2].

Масив Кека складається з п’яти поляриметрів. Перші три почали спостереження австралійським літом 2010–11 року, а в 2012 році додалися ще два. Спочатку всі поляриметри спостерігали на 150 ГГц, але 2013 року два з них були переведені на частоту 100 ГГц. Кожен поляриметр містить з рефракторний телескоп, охолоджуваний до 4 К охолоджувачем із імпульсною трубкою, і 512 датчиків, розташованих у фокальній площині та охолоджуваних до 250 мК. Таким чином, весь масив загалом містить 2560 детекторів, тобто 1280 пікселів для вимірювання поляризації[3].

У жовтні 2018 року було оголошено перші результати масиву Кека (у поєднанні з даними BICEP2), отримані на основі спостережень до сезону 2015 року включно. Це дало верхню межу космологічних B-мод на рівні (рівень довіри 95%), а включення даних космічного телескопа Планк знижувало межу до [29]. У жовтні 2021 року було оголошено про надання нових результатів (на рівні достовірності 95%) на основі сезону спостережень BICEP/Keck 2018 у поєднанні з даними Planck і WMAP[30][31].

BICEP3[ред. | ред. код]

Після завершення будівництва масиву Keck у 2012 році продовжувати експлуатацію BICEP2 було нерентабельно. Натомість на тому ж кріпленні було встановлено новий, значно більший телескоп BICEP3.

Він проводить спостереження на частоті 95 ГГц, містить 2560 детекторів (стільки ж, як всі 5 телескопів решітки Кека разом узяті), і має діаметр 68 см[32], забезпечуючи приблизно вдвічі збиральну площу, ніж весь масив Кека[33]. Він був встановлений в січні 2015 року[34]. BICEP3 став прототипом масиву BICEP[35].

Масив BICEP[ред. | ред. код]

На зміну Масиву Кека приходить Масив BICEP, який складається з чотирьох телескопів, схожих на BICEP3, на спільному кріпленні, що працюють на частотах 30/40, 95, 150 і 220/270 ГГц[36]. Монтаж почався між сезонами спостережень 2017 і 2018 років і має бути завершений до сезону 2020 року[37][38].

Очікується, що він виміряє поляризазію реліктового випромінбвання на рівні σ < 0,005[37].

Література[ред. | ред. код]

Примітки[ред. | ред. код]

  1. ↑ а б в г д е ж и BICEP: Robinson Gravitational Wave Background Telescope. Caltech. Процитовано 7 жовтня 2022.
  2. ↑ а б в г д е W.M. Keck Foundation Gift to Enable Caltech and JPL Scientists to Research the Universe's Violent Origin. Caltech. Архів оригіналу за 2 березня 2012.
  3. ↑ а б в Instrument – Keck Array South Pole. Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics. Процитовано 14 березня 2014.
  4. ↑ а б Staff (17 березня 2014). BICEP2 2014 Results Release. National Science Foundation. Процитовано 18 березня 2014.
  5. ↑ а б Clavin, W. (17 березня 2014). NASA Technology Views Birth of the Universe. NASA. Процитовано 17 березня 2014.
  6. ↑ а б Overbye, D. (17 березня 2014). Detection of Waves in Space Buttresses Landmark Theory of Big Bang. The New York Times. Процитовано 17 березня 2014.
  7. ↑ а б Overbye, D. (24 березня 2014). Ripples From the Big Bang. The New York Times. Процитовано 24 березня 2014.
  8. ↑ BICEP1 Collaboration. Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics. Процитовано 14 березня 2014.
  9. ↑ Collaboration – BICEP2 South Pole. Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics. Процитовано 14 березня 2014.
  10. ↑ Collaboration – Keck Array South Pole. Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics. Процитовано 14 березня 2014.
  11. ↑ BICEP3 Collaboration. Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics. Процитовано 14 березня 2014.
  12. ↑ NSF Award Abstract #0230438. National Science Foundation. Процитовано 26 березня 2014.
  13. ↑ Keating, Brian та ін. (2003). Fineschi, Silvano (ред.). BICEP: a large angular scale CMB polarimeter (PDF). Polarimetry in Astronomy. 4843: 284—295. Bibcode:2003SPIE.4843..284K. doi:10.1117/12.459274.
  14. ↑ Ogburn, R. W. та ін. (2010). Holland, Wayne S; Zmuidzinas, Jonas (ред.). The BICEP2 CMB polarization experiment. Proceedings of SPIE. Millimeter, Submillimeter, and Far-Infrared Detectors and Instrumentation for Astronomy V. 7741: 77411G. Bibcode:2010SPIE.7741E..1GO. doi:10.1117/12.857864. S2CID 29118984. Архів оригіналу за 4 грудня 2020. Процитовано 23 вересня 2023.
  15. ↑ а б в г Ade P. A. R., Barkats D., Karkare K. et al. Detection of B-mode polarization at degree angular scales by BICEP2 // Phys. Rev. Lett. — [Woodbury, N.Y., etc.]: American Physical Society, 2014. — Vol. 112, Iss. 24. — P. 241101. — ISSN 0031-9007; 1079-7114; 1092-0145 — doi:10.1103/PHYSREVLETT.112.241101 — arXiv:1403.3985
  16. ↑ Ade, P. A. R. та ін. (2014). BICEP2. II. Experiment and Three-year Data Set. The Astrophysical Journal. 792 (1): 62. arXiv:1403.4302. Bibcode:2014ApJ...792...62B. doi:10.1088/0004-637X/792/1/62. S2CID 18486247.
  17. ↑ Gravitational waves: Have US scientists heard echoes of the big bang?. The Guardian. 14 березня 2014. Процитовано 14 березня 2014.
  18. ↑ Overbye, D. (19 червня 2014). Astronomers Hedge on Big Bang Detection Claim. The New York Times. Процитовано 20 червня 2014.
  19. ↑ Amos, J. (19 червня 2014). Cosmic inflation: Confidence lowered for Big Bang signal. BBC News. Процитовано 20 червня 2014.
  20. ↑ Planck Collaboration (2014). Planck 2013 results. XVI. Cosmological parameters. Astronomy & Astrophysics. 571: 16. arXiv:1303.5076. Bibcode:2014A&A...571A..16P. doi:10.1051/0004-6361/201321591.
  21. ↑ Urry, M. (5 червня 2014). What's behind the Big Bang controversy?. CNN. Процитовано 6 червня 2014.
  22. ↑ Planck Collaboration (2016). Planck intermediate results. XXX. The angular power spectrum of polarized dust emission at intermediate and high Galactic latitudes. Astronomy & Astrophysics. 586 (133): A133. arXiv:1409.5738. Bibcode:2016A&A...586A.133P. doi:10.1051/0004-6361/201425034.
  23. ↑ Overbye, D. (22 вересня 2014). Study Confirms Criticism of Big Bang Finding. The New York Times. Процитовано 22 вересня 2014.
  24. ↑ Cowen, Ron (30 січня 2015). Gravitational waves discovery now officially dead. Nature. doi:10.1038/nature.2015.16830.
  25. ↑ BICEP2/Keck Array and Planck Collaborations (2015). Joint Analysis of BICEP2/Keck Array and Planck Data. Physical Review Letters. 114 (10): 101301. arXiv:1502.00612. Bibcode:2015PhRvL.114j1301B. doi:10.1103/PhysRevLett.114.101301. PMID 25815919.
  26. ↑ а б Keck Array South Pole. Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics. Процитовано 14 березня 2014.
  27. ↑ BICEP3. Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics. Процитовано 14 березня 2014.
  28. ↑ MAPO Open House. kateinantarctica.wordpress.com. 14 грудня 2014. Процитовано 22 березня 2018.
  29. ↑ Keck Array, BICEP2 Collaborations (11 жовтня 2018). BICEP2 / Keck Array x: Constraints on Primordial Gravitational Waves using Planck, WMAP, and New BICEP2/Keck Observations through the 2015 Season. Phys. Rev. Lett. 121 (22): 221301. arXiv:1810.05216. doi:10.1103/PhysRevLett.121.221301. PMID 30547645. S2CID 56174788.
  30. ↑ BICEP/Keck Collaboration; Ade, P. A. R.; Ahmed, Z.; Amiri, M.; Barkats, D.; Thakur, R. Basu; Bischoff, C. A.; Beck, D.; Bock, J. J.; Boenish, H.; Bullock, E. (4 жовтня 2021). Improved Constraints on Primordial Gravitational Waves using Planck, WMAP, and BICEP/Keck Observations through the 2018 Observing Season. Physical Review Letters. 127 (15): 151301. arXiv:2110.00483. Bibcode:2021PhRvL.127o1301A. doi:10.1103/PhysRevLett.127.151301. PMID 34678017. S2CID 238253204.
  31. ↑ Meerburg, Daniel (4 жовтня 2021). Squeezing down the Theory Space for Cosmic Inflation. Physics (англ.). 14: 135. Bibcode:2021PhyOJ..14..135M. doi:10.1103/Physics.14.135. S2CID 239251554.
  32. ↑ Updates from the BICEP/Keck Array Collaboration Zeeshan Ahmed KIPAC, Stanford University 08 June 2015
  33. ↑ Ahmed, Z.; Amiri, M. та ін. (2014). Holland, Wayne S; Zmuidzinas, Jonas (ред.). BICEP3: A 95 GHz refracting telescope for degree-scale CMB polarization. Proceedings of SPIE. Millimeter, Submillimeter, and Far-Infrared Detectors and Instrumentation for Astronomy VII. 9153: 91531N. arXiv:1407.5928. Bibcode:2014SPIE.9153E..1NA. doi:10.1117/12.2057224.
  34. ↑ Briggs, D. (10 березня 2015). BICEP: From the South Pole to the beginning of time. BBC News.
  35. ↑ BICEP3 - Caltech Observational Cosmology.
  36. ↑ Schillaci, Alessandro та ін. (17 лютого 2020). Design and Performance of the First BICEP Array Receiver (PDF). Journal of Low Temperature Physics. 199 (3–4): 976—984. arXiv:2002.05228. Bibcode:2020JLTP..199..976S. doi:10.1007/s10909-020-02394-6.
  37. ↑ а б BICEP Array - Caltech Observational Cosmology. cosmology.caltech.edu (англ.).
  38. ↑ Rini, Mateo (30 жовтня 2020). Hunting Season for Primordial Gravitational Waves. APS Physics. Т. 13. с. 164. doi:10.1103/Physics.13.164. Процитовано 10 листопада 2020.

Посилання[ред. | ред. код]

Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=BICEP&oldid=40951038