Published December 5, 2008
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From PLANCK to BPOL: instrument developments for the characterization of the polarization of Cosmic Microwave Background
Description
In this report for an Accreditation to Supervise Researches (HDR), the author proposes an overview of his research activities. He first addresses the Cosmic Microwave Background or CMB: the standard model, polarization of CMB anisotropies, lensing effect and foregrounds, present status of observations. Then, he describes the Planck's contribution, presents the HFI (a bolometer named High Frequency Instrument), and comments thermal effects. He presents the array of superconducting bolometers, and discusses the emergence of new detection architectures (niobium technology, B-mode Superconducting Detectors or BSD collaboration). He describes the bolometric interferometry (detection principle, DIBO, BRAIN-MBI project), and the Penzias-Wilson at APC experiment
Abstract (French)
Le prochain defi de la cosmologie observationnelle est la mesure et la caracterisation precise des modes B, signatures des ondes gravitationnelles primordiales dans les anisotropies polarisees du Fond Diffus Cosmologique (FDC ou CMB pour Cosmic Microwave Background). La detection des ondes gravitationnelles provenant de l'inflation (une phase d'expansion exponentielle aux tous premiers instants apres le Big Bang) serait une decouverte majeure pour la cosmologie et pour la physique fondamentale. L'amplitude du mode B etant fixee par l'energie caracteristique de l'inflation, cette mesure nous donnerait immediatement l'echelle d'energie associee a cette physique, peut-etre liee a la grande unification des interactions. Le signal des modes B primordiaux est cependant au moins trois ordres de grandeur inferieur aux anisotropies en temperature. Atteindre la physique sous-jacente aux modes B via une caracterisation du spectre de puissance angulaire conduit a definir une experience dediee pour la mesure de la polarisation du CMB avec une sensibilite en polarisation limitee uniquement par les limites astrophysiques. Ceci necessite une grande sensibilite de detection mais egalement une immunite accrue aux effets parasites instrumentaux susceptibles de masquer le signal cosmologique. Ces deux caracteristiques sont precisement au centre de deux programmes R et D qui sont DCMB (Developpement Concerte de Matrices de Bolometres) et BSD (B-mode Superconducting Detectors) auxquels mon equipe d'instrumentation millimetrique participe activement. Dans le cadre de la collaboration nationale DCMB, nous avons pour objectif de developper de veritables matrices de bolometres supraconducteurs incluant le systeme d'acquisition multiplexe dans un ensemble cryo-mecanique coherent. L'immunite aux effets parasites instrumentaux pour les futurs instruments de mesure de la polarisation du CMB passe par le developpement d'architectures de detection evoluee s'appuyant sur la technologie planaire supraconductrice Niobium et n'exigeant pas une parfaite similitude des detecteurs. La collaboration BSD que j'ai initiee en 2007 entre plusieurs laboratoires d'Ile de France developpe actuellement les composants hyperfrequences de base pour la realisation de telles architectures: antennes, dephaseurs, filtres, coupleurs de puissance. Ces composants permettront de realiser un demonstrateur d'architecture de detection evoluee d'ici 2010. Notre objectif est d'utiliser dans un premier temps ces developpements pour des observations au sol en preparation aux projets spatiaux. Dans le cadre de la collaboration BRAIN-MBI entre l'Italie, le Royaume-Uni, les Etats-Unis et la France, nous developpons actuellement un instrument d'un type nouveau base sur l'interferometrie bolometrique pour la recherche des modes B de polarisation du CMB. Cet instrument combine ainsi les avantages de l'interferometrie pour la mesure des anisotropies du CMB avec la sensibilite des bolometres. Nous prevoyons l'installation d'un premier module d'ici fin 2010 sur la station Concordia en Antarctique. (auteur)Files
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Additional details
Additional titles
- Original title (French)
- De PLANCK a BPOL: Developpements instrumentaux pour la caracterisation de la polarisation du Fond Diffus Cosmologique
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 154 p.
- Report number
- FRNC-TH--14389
INIS
- Country of Publication
- France
- Country of Input or Organization
- France
- INIS RN
- 54061792
- Subject category
- S46: INSTRUMENTATION RELATED TO NUCLEAR SCIENCE AND TECHNOLOGY; S79: ASTROPHYSICS, COSMOLOGY AND ASTRONOMY;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- ANISOTROPY; ASTROPHYSICS; BACKGROUND RADIATION; BOLOMETERS; COSMIC RADIATION; GRAVITATIONAL WAVES; INTERFEROMETRY; MEASURING METHODS; PHASE SHIFT; POLARIZATION; RADIATION DETECTORS; RESEARCH PROGRAMS; TEMPERATURE DEPENDENCE
- Descriptors DEC
- IONIZING RADIATIONS; MEASURING INSTRUMENTS; PHYSICS; RADIATIONS
Optional Information
- Notes
- 78 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses