[ad_1]

Когда ваше рабочее место находится на Южном полюсе, все может стать немного необычным.
Свет, излученный миллиарды лет назад, может помочь разгадать загадки эволюции Вселенной.
Оказывается, лучшим местом на Земле для обнаружения этого света, известного как космический микроволновый фон, является Южный полюс.
Так вот где телескоп. Телескоп Южного полюса, результат сотрудничества более 20 университетов и национальных лабораторий, включая Чикагский университет и Аргоннскую национальную лабораторию, начал работу в 2007 году.
Здесь два физика из Аргоннской национальной лаборатории рассказывают о своей работе с телескопом Южного полюса и о том, почему это важно. Линдси Блим собирает и анализирует данные на телескопе, а Кларенс Чанг разрабатывает сверхпроводящие детекторы для телескопа.
Что такое космический микроволновый фон и что он говорит нам о Вселенной?
Чанг: Космический микроволновый фон — это сигнал, который был создан, когда Вселенной было около 380 000 лет. Это соответствует периоду, когда Вселенная трансформировалась из этой сверхгорячей плазмы, где летали протоны и электроны, к тому моменту, когда после того, как Вселенная достаточно остыла, протоны и электроны могли образовать атомы.
Сегодня этот сигнал проявляется на более длинных волнах, в микроволновом диапазоне (несколько миллиметров). Таким образом, изучая и глядя на Вселенную в этих длинах волн, мы можем взглянуть на раннюю Вселенную — по сути, сделать снимок младенца.
Блим: С момента первого открытия в 1960-х мы знали, что реликтовое излучение невероятно однородно. Отклонения в температуре, которые отслеживают изменения в плотности этой ранней плазмы, о которой говорил Кларенс, составляют лишь одну стотысячную часть. Мы знаем, что эти небольшие флуктуации должны были расти на протяжении всего возраста Вселенной.
Помимо того, что мы просто дали нам эту красивую фотографию, по сути, детской вселенной, свет, который был излучен в то время, путешествовал на протяжении всего возраста Вселенной, 14 миллиардов лет.
Он взаимодействовал со всеми структурами, которые сформировались с тех ранних времен. Таким образом, мы можем изучить очень тонкие отпечатки, которые эти структуры оставляют в реликтовом излучении, чтобы фактически выявить процессы и физику, которые произошли между тем, когда оно было испущено, и сегодняшним днем.
Как ты это делаешь?
Блим: Мы делаем это с помощью нескольких важных научных анализов. Один называется гравитационным линзированием. Именно здесь астрономические массы вдоль луча зрения могут фактически отклонить путь света.
Второй — физика, которая возникает, когда фотоны — свет космического микроволнового фона — могут рассеиваться на материале в этих промежуточных структурах. Мы можем проследить этот процесс рассеяния, а затем нанести на карту структуры вдоль луча зрения, что может помочь нам исследовать такие вещи, как темная энергия, которая сильно влияет на способность формироваться действительно массивных структур, таких как скопления галактик.
И почему телескоп должен быть на Южном полюсе?
Блим: Сама Антарктика, как вы, вероятно, можете себе представить по картинкам, довольно холодная. Это очень сухо. Это самая большая пустыня в мире. Это делает его фантастическим местом для астрономии, которой мы занимаемся на Телескопе Южного полюса.
Наш телескоп ведет наблюдения на миллиметровых волнах. Вода в атмосфере ослабляет интересующие нас миллиметровые волны, а колебание молекул воды может добавить к данным сильный источник шума.
Итак, мы должны отправиться в эти отдаленные засушливые места, чтобы провести эти наблюдения. И оказывается, что самым лучшим местом на Земле для этого является Южный полюс, за которым следует пустыня Атакама в Чили.
Каково работать в такой среде?
Чанг: Мы на Южном полюсе, потому что там сухо. Эта сухость отлично подходит для наших наблюдений. Но нам, людям, нравится немного влажности в воздухе. Это немного сложно, а также может мешать тому, как идут дела изо дня в день.
Блем: Да. Это не самое гуманное. Ваша кожа потрескается. Раны на Южном полюсе не очень хорошо заживают. Для компьютеров не очень хорошо находиться в такой сухой среде. На самом деле у нас был увлажнитель воздуха, который дул на один из наших компьютеров, чтобы он работал немного лучше.
Как ваша работа в Аргонне связана с телескопом?
Чанг: В Аргонне мы разработали сверхпроводящую технологию для детекторов. Эти детекторы должны измерять фотоны с довольно большой длиной волны — обычно миллиметр, 2 миллиметра, 3 миллиметра. Типичная технология камеры, такая как та, что используется в наших телефонах, даже доведенная до предела, по-прежнему не очень хорошо видит эти фотоны. На самом деле он их вообще не видит.
Поэтому мы должны создать новую технологию, чтобы сделать это. И по своей сути это означает понимание и контроль сверхпроводящих материалов, а затем их обработку для создания этих действительно чувствительных детекторов и производства их большого количества. В Аргонне существует мощная программа по исследованию основных материалов и их применению в различных технологиях.
Блим: Мы также тесно связали разработку нашего детектора со всей работой, которая ведется с использованием современных суперкомпьютеров в Аргоннском вычислительном центре.
Таким образом, мы можем делать важные теоретические предсказания, которые позволяют нам связать наблюдения, которые мы делаем с телескопом Южного полюса, с предсказаниями различных космологических моделей о том, что мы должны видеть.
Так что в Аргонне существует действительно мощная взаимосвязь не только между космологами и предприятиями по производству материалов и тамошними учеными, но и с нашими великими компьютерными экспертами.
[ad_2]
Source