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Les détecteurs CLASS reçoivent des mises à jour pour les études cosmiques

Des détecteurs améliorés renforcent la capacité de CLASS à étudier le rayonnement cosmique micro-onde.

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

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Parlons un peu de la technologie de pointe qu'on utilise pour étudier l'univers. Le Cosmology Large Angular Scale Surveyor, ou CLASS pour faire court, se concentre sur le rayonnement cosmique de fond en micro-ondes (CMB) avec des Détecteurs, qui sont en gros des caméras super-sensibles conçues pour capter le rayonnement de l cosmos. Récemment, ils ont amélioré certains de leurs détecteurs pour les rendre encore plus cool.

Quoi de Neuf chez CLASS ?

En gros, quatre des sept plaquettes de détecteurs ont eu un petit relooking pendant l'hiver glacial de 2022, avec l'idée d'améliorer leur performance. Pense à ces plaquettes comme les cerveaux derrière les détecteurs. Elles ont reçu quelques ajustements pour être plus stables et efficaces dans la capture des Signaux de l'espace. Les résultats ? La plupart fonctionne bien et peut attraper des signaux jusqu'à des niveaux de résistance très bas. Ça aide l'équipe à capter une plus large gamme de signaux sans que les détecteurs s'affolent et cessent de fonctionner.

Les Détecteurs Améliorés

Les améliorations incluaient des changements sur la façon dont l'électricité circule dans ces détecteurs. L'équipe s'est assurée que les connexions électriques étaient solides et a ajouté des filtres pour empêcher les signaux indésirables d'entrer. En gros, ils ont fait plusieurs tours de réglage et de tests pour s'assurer que ces détecteurs fonctionnent encore mieux qu'avant.

Ils ont découvert qu'environ 94 % des détecteurs marchent bien, ce qui est un bon taux de réussite. L'Efficacité de ces télescopes s'est aussi améliorée, ce qui veut dire qu'ils font mieux leur boulot. En fait, le niveau de bruit, qui est un peu comme le bruit de fond quand tu essaies d'entendre une conversation, a pas mal diminué.

Pourquoi S'inquiéter du Fond Cosmique en Micro-Ondes ?

Le CMB, c'est comme un instantané de l'univers naissant, pris quand le cosmos était un jeune bébé ardent. En l'étudiant, les scientifiques peuvent apprendre plein de choses sur comment l'univers a commencé et évolué. C'est un peu comme regarder une photo de tes bébés pour comprendre comment tu es devenu qui tu es aujourd'hui.

Avec les détecteurs améliorés, les chercheurs de CLASS espèrent faire de meilleures mesures et recueillir plus de détails sur le passé de l'univers.

Les Pièces Chouettes à l'Intérieur des Détecteurs

À l'intérieur de ces détecteurs, y a quelques composants qui méritent de l'attention. Il y a les capteurs à bord de transition (TES), qui sont cruciaux pour détecter les signaux faibles. Les améliorations ont inclus un meilleur design pour ces capteurs. Les nouvelles versions ont une meilleure capacité thermique et peuvent gérer les fluctuations de température beaucoup mieux, ce qui signifie qu'elles peuvent travailler sous différentes conditions.

L'upgrade a aussi permis aux détecteurs de gérer plus de signaux électriques. Pense à ça comme régler le volume de ta radio-maintenant ils peuvent entendre une plus grande variété de sons sans distorsion.

Ajustements dans la Conception des Détecteurs

Une partie clé de la conception a inclus des améliorations sur la façon dont les signaux sont transmis à l'intérieur des détecteurs. Ils ont remplacé les vieilles connexions par des nouvelles plus chics qui minimisent la perte pendant la transmission. Ça veut dire que quand un signal arrive, plus de ça est converti en données exploitables au lieu de juste se perdre dans l'éther.

Ils ont veillé à bien sceller les connexions et ajouté des couches pour réduire le bruit d'autres sources. On pourrait dire qu'ils ont ajouté de l'insonorisation pour s'assurer que les détecteurs se concentrent sur leur boulot principal : écouter le cosmos !

Aller au Fond des Détails

Alors, comment mesurent-ils toutes ces améliorations ? Ils ont fait des tests en laboratoire ainsi que sur les télescopes réels pour voir comment chacun se comporte. Ils ont rassemblé des données précieuses qui montrent comment ces améliorations font vraiment la différence.

En mesurant soigneusement, l'équipe a pu comparer la performance des détecteurs améliorés avec ceux plus anciens. Ils ont découvert que les améliorations montrent effectivement une performance plus fiable et une plus grande sensibilité.

Tests en Conditions Réelles

Maintenant, tu te demandes peut-être comment ils testent ces détecteurs en conditions réelles. Une grande partie consiste à regarder le ciel nocturne pour voir combien de rayonnement ils peuvent capter et comment ils y réagissent. Ils ont même pointé leurs télescopes vers Jupiter pour recueillir des données et vérifier leur efficacité.

C'est un peu comme essayer d'écouter ta chanson préférée dans une rue bruyante ; les détecteurs améliorés sont mieux pour ignorer le bruit et se concentrer sur la mélodie de l'univers.

Les Défis à Venir

Même avec ces succès, il y a encore des trucs à peaufiner. Le rendement des détecteurs fonctionnels n'a pas beaucoup augmenté. Certains détecteurs ont encore des problèmes, souvent à cause de petits défauts dans le câblage. L'équipe a quelques idées pour régler ça, comme raccourcir les fils et s'assurer qu'ils ne se croisent pas dans un fouillis.

Imagine essayer de démêler un tas d'écouteurs-tu veux éviter de faire le nœud encore pire, non ? Plus les fils sont fins et bien organisés, mieux c'est.

Qu'est-ce qui Suit ?

Avec ces améliorations, l'équipe de CLASS est excitée pour l'avenir. Ils prévoient de remplacer les vieux détecteurs restants par des versions plus récentes pour continuer à améliorer leur efficacité et leur sensibilité. Ça pourrait signifier encore de meilleures données sur le CMB, menant à plus de découvertes sur l'histoire et l'évolution de notre univers.

Conclusion

En résumé, les améliorations des détecteurs CLASS représentent un pas en avant significatif dans la quête pour comprendre le rayonnement cosmique. Avec des innovations dans la conception et la performance, les détecteurs améliorés sont prêts à aider les scientifiques à recueillir des informations plus précises sur les premiers moments de l'univers. Et quand ils lèvent les yeux vers le ciel nocturne, ils espèrent percer encore plus de secrets cachés parmi les étoiles.

Alors que la science avance, on peut juste attendre avec impatience les prochaines révélations cosmiques que ces détecteurs améliorés vont apporter !

Source originale

Titre: High-Efficiency and Low-Noise Detectors for the Upgraded CLASS 90 GHz Focal Plane

Résumé: 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$\sqrt{s}$.

Auteurs: 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

Dernière mise à jour: 2024-11-19 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2411.12705

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.12705

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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