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Programme d’observations des anisotropies polaris ées du CMB : démonstrateur BRAIN

Programme d’observations des anisotropies polaris ées du CMB : démonstrateur BRAIN. Scientific driver du programme Nos axes de développement expériences au sol – depuis l’antarctique : Dôme C imageur CLOVER | prototype BRAIN Planck (2007)

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Programme d’observations des anisotropies polaris ées du CMB : démonstrateur BRAIN

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  1. Programme d’observations des anisotropies polarisées du CMB :démonstrateur BRAIN • Scientific driver du programme • Nos axes de développement • expériences au sol – depuis l’antarctique : Dôme C • imageur CLOVER| • prototype BRAIN • Planck (2007) • réflexion/participation à EPIC (NASA)et/ou une mission • européenne J.G.Bartlett M.Piat Conseil Scientifique -- 1 mars 2004

  2. Uses of CMB Polarization • Constraining ICs & tighter constraints on params • Gravity waves from Inflation • nature of gravity • test of inflation • energy scale • Lensing reconstruction • constraints on Dark Energy • neutrino mass measurement

  3. Planck 2007 Two different types of polarization patterns (Hu & Dodelson 2002)

  4. Fiducial WMAP Model Reionization Optical depth Lensing signal C. Rosset

  5. Dôme C • Excellente transmission atmosphérique pendant quasiment toute l’année • Possibilité d’intégrer sur la même région pendant une longue période • Turbulence atmosphérique réduite

  6. BRAIN: concepts d’instrument - interférométrie et imagerie • BRAIN: interféromètre bolométrique • Une nouvelle génération d’instruments • BRAIN combine les méthodes radio et les méthodes de photométrie sub-mm/mm • Le sub-mm/mm est à l’interface radio/IR • Avancée importante vers le développement des futurs instruments sub-mm/mm • avec la R&D matrice de bolomètres

  7. s s0 D Interféromètre astronomique: • Interférence du signal optique provenant de 2 télescopes • 1 ligne de base D • Déphasage entre les deux signaux • Dépend de la position sur le ciel • Apparition d’un motif d’interférence type trous d’Young • Mesure directe du coefficient de Fourier sur le ciel pour k=D • Si le détecteur intègre tout le signal Zone observée

  8. Intérêts de l'interférométrie bolométrique • Modulation naturelle du signal polarisé • Modulation de la phase plutôt que de faire tourner la polarisation • Mesure des 4 paramètres de Stokes simultanément • Mode de Fourier des paramètres de Stokes pour la ligne de base -- relation directe aux modes E et B • Effets systématiques réduits et pas d'aberrations • Pas de miroirs, utilisation de la surface collectrice maximale • Interféromètre: réduction des effets de l’atmosphère • Excellente sensibilité - traitement des données moins complexe • Bolomètre: excellente sensibilité • Interférométrie: traitement des données moins complexe – spectre de puissance

  9. Principe de mesure sur une ligne de base I, U, Q, V: Paramètres de Stokes

  10. 50K 2.2K Cryostat (Rome La Sapienza) Sidelobes Shield Large window (foam) Indium seals for dewar Horns Phase Switch, Interferometer Bolometers Two cylinders, One for detectors, One for refrigerator

  11. Optique froide (Cardiff) Cornets Archeops: First prototype:

  12. La collaboration • Université of Wales Cardiff • University of Cambridge • Università di Roma La Sapienza • Centre d’Etude Spatial des Rayonnements (CESR Toulouse) • Centre de Spectroscopie Nucléaire et de Spectroscopie de Masse (CSNSM) • APC

  13. Implications de l’APC • Simulations: en cours • Spécification de l’instrument • Stratégie d’observation • Décomposition E/B • Effets systématiques • Déphaseur mécanique • Electronique d’acquisition • Relation avec R&D bolomètres • Bolomètres supraconducteurs • Électronique à SQUID

  14. Dielectric Phase Shifter • Simulation et design en cours avec le LISIF (P6) • Premières simulations encourageantes • BE • Didier Imbault, Walter Bertoli, Daniel Vincent (LPNHE)

  15. Tentative d’agenda • Déphaseur • Design, tests piezo  Mai 2004 • Réalisation  Juillet 2004 • Tests  Septembre 2004 • Etude version 2 • Acquisition-contrôle • Prise en main EGSE  Mai 2004 • Définition interfaces  Juillet 2004 • Codage interfaces  fin 2004 • Communication  fin 2005 Campagne 2004 (italien) : test de logistique Campagne 2005 :

  16. Campagne Antarctique fin 2005 • Campagne de 4 mois • Mi-octobre 2005 à fin février 2006 • Chronologie à détailler • Mi-octobre : vol vers Terra Nova Bay avec l’équipement • Mi-octobre à mi-novembre : assemblage et tests à TNB • Fin-novembre : Emballage et vol vers Dôme-C • Décembre-Février : mesures d’été • Fin-février : préparation du système pour l’hiver • Personnel APC: • 1 chercheur instrumentaliste ~50j • 1 IR acquisition ~50j • 2 IR/chercheurs impliqués ~50j

  17. Estimation des besoins humains à l’APC • Déphaseur • 1BE 0,75FTE sur 1 an • 1AI tests 0,2FTE sur 1 an • 1IR électronicien 0,3FTE sur 1 an • Acquisition-contrôle • 1IR 0,5FTE sur 2 ans 0,2FTE sur 5 mois de suite

  18. Financements • Financement acquis: • PNRA (institut polaire italien) 2003 : 50k€ • Cardiff/Cambridge university 2003 : 15k€ • PNC 2004: 5k€ • BQR Paris 7: 25k€ • IN2P3: voir R&D bolomètres • Financements demandés (ou à demander): • IPEV (Institut Paul Emile Victor): 50k€ • Fédération APC: à définir

  19. Compétition internationale C.Rosset

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