Los detectores CLASS reciben mejoras para estudios cósmicos
Los detectores mejorados aumentan la capacidad de CLASS para estudiar la radiación de fondo cósmico de microondas.
Carolina Núñez, John W. Appel, Rahul Datta, Charles L. Bennett, Michael K. Brewer, Sarah Marie Bruno, Ricardo Bustos, David T. Chuss, Nick Costen, Jullianna Denes Couto, Sumit Dahal, Kevin L. Denis, Joseph R. Eimer, Thomas Essinger-Hileman, Jeffrey Iuliano, Yunyang Li, Tobias A. Marriage, Jennette Mateo, Matthew A. Petroff, Rui Shi, Karwan Rostem, Deniz A. N. Valle, Duncan Watts, Edward J. Wollack, Lingzhen Zeng
― 6 minilectura
Tabla de contenidos
- ¿Qué hay de nuevo en CLASS?
- Los detectores mejorados
- ¿Por qué importa la radiación cósmica de fondo?
- Las partes geniales dentro de los detectores
- Ajustes en el diseño del Detector
- Metiéndonos en los detalles
- Pruebas en el cielo
- Los desafíos por venir
- ¿Qué viene después?
- Conclusión
- Fuente original
- Enlaces de referencia
Hablemos de una tecnología súper chida que se usa para estudiar el universo. El Cosmology Large Angular Scale Surveyor, o CLASS, se enfoca en la radiación cósmica de fondo de microondas (CMB) usando detectores, que son básicamente cámaras súper sensibles diseñadas para mirar la radiación del cosmos. Recientemente, le hicieron un upgrade a algunos de sus detectores para que sean aún más geniales.
¿Qué hay de nuevo en CLASS?
En resumen, cuatro de las siete obleas de detectores recibieron un cambio de look durante el frío invierno de 2022, buscando mejorar su rendimiento. Piensa en estas obleas como el cerebro detrás de los detectores. Les hicieron algunos ajustes para que sean más estables y eficientes al captar Señales del espacio. ¿Y los resultados? La mayoría están funcionando bien y pueden recoger señales hasta niveles de resistencia muy bajos. Esto ayuda al equipo a captar un rango más amplio de señales sin que los detectores se pongan locos y dejen de funcionar.
Los detectores mejorados
Las mejoras incluyeron algunos cambios en cómo fluye la electricidad a través de estos detectores. El equipo se aseguró de que las conexiones eléctricas fueran sólidas y añadió nuevos filtros para evitar que señales no deseadas se colaran. En pocas palabras, pasaron por varias rondas de ajuste y pruebas para asegurarse de que estos detectores pudieran trabajar aún mejor que antes.
Descubrieron que alrededor del 94% de los detectores están funcionando bien, lo que es una tasa de éxito bastante buena. La eficiencia de estos telescopios también mejoró, lo que significa que ahora son mejores en su chamba. De hecho, el nivel de ruido, que es como el murmullo de fondo cuando intentas escuchar una conversación, ha bajado bastante.
¿Por qué importa la radiación cósmica de fondo?
La CMB es como una foto instantánea del universo temprano, tomada cuando el cosmos era un bebé joven y ardiente. Estudiándola, los científicos pueden aprender un montón sobre cómo comenzó y evolucionó el universo. Es un poco como mirar una foto de tus babas de bebé para entender cómo resultaste hoy.
Con los detectores mejorados, los investigadores de CLASS esperan hacer mejores mediciones y recoger más detalles sobre el pasado del universo.
Las partes geniales dentro de los detectores
Dentro de estos detectores, hay algunos componentes que merecen atención. Existen los Sensores de borde de transición (TES), que son cruciales para detectar las señales débiles. Las mejoras incluyeron un mejor diseño para estos sensores. Las nuevas versiones tienen mejor capacidad térmica y pueden manejar fluctuaciones de temperatura mucho mejor, lo que significa que pueden trabajar bajo una variedad de condiciones.
La mejora también permitió que los detectores manejaran más señales eléctricas. Piensa en esto como ajustar el volumen de tu radio-ahora pueden escuchar una variedad más amplia de sonidos sin distorsión.
Detector
Ajustes en el diseño delUna parte clave del diseño incluyó mejoras en cómo se transmiten las señales dentro de los detectores. Reemplazaron conexiones viejas por unas más fancy que minimizan la pérdida durante la transmisión. Esto significa que cuando una señal llega, más de ella se convierte en datos utilizables en lugar de perderse en el aire.
Se aseguraron de sellar las conexiones con cuidado y añadieron capas para reducir el ruido de otras fuentes. Podrías decir que le añadieron insonorización para asegurarse de que los detectores se enfoquen en su trabajo principal: ¡escuchar el cosmos!
Metiéndonos en los detalles
Entonces, ¿cómo están midiendo todas estas mejoras? Han estado haciendo pruebas en laboratorios y también en los telescopios reales para ver cómo se comporta cada uno. Han recopilado datos valiosos que muestran cómo estas mejoras realmente hacen una diferencia.
A través de mediciones cuidadosas, el equipo ha podido comparar el rendimiento de los detectores mejorados con los antiguos. Han encontrado que las mejoras efectivamente muestran un rendimiento más confiable y mayor sensibilidad.
Pruebas en el cielo
Ahora, podrías preguntarte cómo prueban estos detectores en condiciones del mundo real. Gran parte implica mirar al cielo nocturno para ver cuánta radiación pueden captar y qué tan bien responden. Incluso apuntaron sus telescopios hacia Júpiter para recolectar datos y verificar su eficiencia.
Es como intentar escuchar tu canción favorita en una calle ruidosa; los detectores mejorados son mejores para ignorar el ruido y concentrarse en la melodía del universo.
Los desafíos por venir
Aún con los éxitos, todavía hay cosas en las que trabajar. La cantidad de detectores funcionales no ha mejorado significativamente. Algunos detectores todavía tienen problemas, a menudo debido a fallas minúsculas en el cableado. El equipo tiene algunas ideas sobre cómo solucionarlo, como acortar los cables y asegurarse de que no se crucen en un lío confuso.
Imagina intentar desenredar unos auriculares; no quieres empeorar el nudo, ¿cierto? Cuanto más delgados y organizados estén los cables, mejor.
¿Qué viene después?
Con estas mejoras, el equipo de CLASS está emocionado por el futuro. Planean reemplazar los detectores más viejos restantes con versiones nuevas para seguir mejorando su eficiencia y sensibilidad. Esto podría significar datos aún mejores sobre la CMB, llevando a más descubrimientos sobre la historia de nuestro universo y su evolución.
Conclusión
En resumen, las mejoras en los detectores de CLASS representan un gran paso adelante en la búsqueda por entender la radiación cósmica. Con mejoras en el diseño y el rendimiento, los detectores mejorados están listos para ayudar a los científicos a reunir información más precisa sobre los momentos más tempranos del universo. Y mientras miran hacia el cielo nocturno, esperan desvelar aún más secretos ocultos entre las estrellas.
A medida que la ciencia avanza, solo podemos esperar con anticipación las próximas revelaciones cósmicas que estos detectores mejorados traerán.
Título: High-Efficiency and Low-Noise Detectors for the Upgraded CLASS 90 GHz Focal Plane
Resumen: We present the in-lab and on-sky performance for the upgraded 90 GHz focal plane of the Cosmology Large Angular Scale Surveyor (CLASS), which had four of its seven detector wafers updated during the austral winter of 2022. The update aimed to improve the transition-edge-sensor (TES) stability and bias range and to realize the high optical efficiency of the sensor design. Modifications included revised circuit terminations, electrical contact between the TES superconductor and the normal metal providing the bulk of the bolometer's heat capacity, and additional filtering on the TES bias lines. The upgrade was successful: 94% of detectors are stable down to 15% of the normal resistance, providing a wide overlapping range of bias voltages for all TESs on a wafer. The median telescope efficiency improved from $0.42^{+0.15}_{-0.22}$ to $0.60^{+0.10}_{-0.32}$ (68% quantiles). For the four upgraded wafers alone, median telescope efficiency increased to $0.65^{+0.06}_{-0.06}$. Given our efficiency estimate for the receiver optics, this telescope efficiency implies a detector efficiency exceeding $0.90$. The overall noise-equivalent temperature of the 90 GHz focal plane improved from 19 $\mu$K$\sqrt{s}$ to 11.3 $\mu$K$\sqrt{s}$.
Autores: Carolina Núñez, John W. Appel, Rahul Datta, Charles L. Bennett, Michael K. Brewer, Sarah Marie Bruno, Ricardo Bustos, David T. Chuss, Nick Costen, Jullianna Denes Couto, Sumit Dahal, Kevin L. Denis, Joseph R. Eimer, Thomas Essinger-Hileman, Jeffrey Iuliano, Yunyang Li, Tobias A. Marriage, Jennette Mateo, Matthew A. Petroff, Rui Shi, Karwan Rostem, Deniz A. N. Valle, Duncan Watts, Edward J. Wollack, Lingzhen Zeng
Última actualización: 2024-11-19 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2411.12705
Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.12705
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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