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纳米科学|博客
揭示晦涩的宇宙

格兰特·威尔逊教授马萨诸塞大学的天文学系从天文学系工作了多年,从事大型毫米望远镜(LMT)项目。

在与牛津仪器的詹姆斯·罗宾逊(James Robinson)的对话中,威尔逊教狗万正网地址授分享了对该项目的重要见解,包括对Toltec相机的要求,使用牛津仪器稀释冰箱,LMT的历史等等。点击这里观看格兰特·威尔逊教授的最新网络研讨会。


“星系很小,因此为了了解每个星系所处的环境,您必须愿意绘制一个充满星系的相对稀疏的字段。”

LMT项目是什么?

LMT是马萨诸塞大学和墨西哥国家之间的联合项目。它由美国国立天体物理,光学和电子学院的导演大卫·休斯(David Hughes)和马萨诸塞大学大学的项目经理F. Peter Schloerb领导。

LMT是50米的菜肴,旨在将全表面均方根(RMS)提高到75微米。到目前为止,我们去过85岁,但是我们取得了良好的进步。它位于墨西哥城附近的一座名为Sierra Negra的休眠火山的顶峰,我们认为这是墨西哥历史上最大的科学项目。我们定期将学生带到望远镜上,并具有训练下一代天文学家的非常自豪的传统。

我们将进入望远镜的早期科学第五年,自从开始以来,我们已经证明这是一种非常有价值的工具。我们甚至希望能够大大提高望远镜,以提高其能够发挥科学的效率。

您为什么要揭开模糊的宇宙?

我们的宇宙中有很多鳞片的天体物理过程。当人们考虑毫米测量值时,他们倾向于考虑宇宙微波背景。然而,在比这较小的规模上,有许多星系簇,它们是通过Sunyaev-Zel'Dovich效应的毫米波长的明亮发射器,并且这些影响会影响Megaparsec尺度上的发射。

但是,当然,集群由居住在它们的星系组成。同样,它们在毫米波长时非常明亮,使我们能够在全球尺度和星系上研究恒星形成。我们可以放大星系,并在较小的尺度上测量星形形成,现在有数百个parsec在分子云中。我们甚至可以在形成的行为中捕捉星星,并在星星中浮现的原星磁盘中查看它们,因此可以看到很多。

该项目的最初要求是什么

我们拥有诸如Atacama大毫米阵列(ALMA)等梦幻般的设施,该阵列是一系列专门用于进行亚弧形波长成像和光谱的望远镜。但是,如果您想了解这些过程的规模很小,则还需要了解这些过程正在发生的环境。这不是阿尔玛的能力做的事情。

星系很小,因此为了了解每个星系所处的环境,您必须愿意绘制一个相对稀疏的领域,这些字段充满了星系。您想查看灰尘的大规模排放,以便能够追踪气体所在的位置和恒星形成的位置,并且对此挑战的答案是使用大型单盘望远镜。单盘望远镜使您可以在单盘后面放置大量的探测器,并且大量孔可为您提供所需的分辨率。

Toltec相机做什么?

我们转向了一种称为动力电感探测器的新探测器技术,这很简单。您可以从一块超导体构建电感器,如果将灯光放在超导体上,只要光子的能量比库珀对的结合能大,就可以打破库珀对。您可以打破那些库珀对并测量断裂点,因为电感器动力学的变化。

通过对电感的敏感探测,您将其放在带有电容器的谐振电路中,以便您只有LC共振电路。然后,您可以探测带有信号向下传输线的共振电路,如果您要扫描围绕共振频率的一系列频率,即您的S21,即功率的比率与您在每个频率,都会倾斜。当您更改电感器上的光载荷时,您会看到倾斜移位随着电感器的电感变化而变化。

如果您可以做一次,并且可以干净地进行操作,则可以沿着同一传输线设置多个共振电路。在我们的情况下,我们试图使电感器在我们构建的所有不同谐振器中保持相同,然后我们会随时更改电容器。

在该项目的Toltec之前使用了什么相机?

我们从一个名为AZTEC的相机开始。它是在2000年代初期开发的,当时似乎很巨大,但总共有144个像素,我们很好地利用了它。我们发现了星系,成像原星盘,并证明我们能够与Planck结合使用大规模地图以及中央分子区(CMZ)等其他事物的实验。我们在2017/18年退休。

阿兹台克人是带有一个阵列的单个频率仪器。我们意识到,如果我们可以将阵列的大小加倍或三倍,我们可以尽快或更快地进行科学。我们查看了有哪些可用的检测技术,并决定我们能够根据1.1毫米阵列的大约30倍的比例扩展该相机的大小,然后我们甚至可以在其他颜色的其他颜色上添加其他阵列利用其他大气窗户。最终,我们需要探测器的60倍,要求我们摆脱充满氦气的低温恒温器。

牛津仪器纳米科学狗万正网地址的稀释冰箱如何使该项目受益?

我们决定建立一个模块化系统,包括牛津仪器(OI)冰箱,OI的团队做得很好。狗万正网地址该团队花了一些时间努力实施机械符合的高热电导率链路。这真的很好。

总的来说,我想说该系统非常强大,表现得很好。有了我们的系统,我们沿着圆柱体骑铜杆,以便它们可以进出,并沿着纵向方向遵守,但不能放射线移动,以使我们不会获得热短裤。我们在1 kelvin和0.1开尔文的混合室链路上有一个静止的链接,这是我们在系统中的主要热阻抗。具有这些辫子的灵活性并能够建立和打破这种链接对我们来说至关重要,因此我们对我们所达到的温度感到满意。对于任何希望这样做的人,您都希望非常努力地查看此链接,因为它在Millikelvin温度下很难。

您能告诉我们更多有关传统调查的信息吗

我们计划使用LMT进行10次10​​0小时的公共遗产调查。我们通过一系列的公共研讨会来定义调查,我们吸引了来自世界各地的天文学家,以找出最好的事情是我们可以使用100个小时的LMT时间来做。调查完成后,我们将公开所有这些数据。为了让您了解LMT等于100个小时的时间,如果您将LMT项目的总成本加起来30年,则每晚约为35,000至40,000美元。对于我们的小组来说,这是一项巨大的投资,我们对确保我们从中获得很多科学感到非常敬业和认真。

到目前为止,我们已经完成了这些100小时调查中的前四个的定义。它们涉及通过所谓的“云到粗糙”调查来查看恒星形成和分子云。我们正在进行“田野和细丝”调查,该调查以灰尘照亮的磁场,就像普朗克卫星一样,但在较小的尺度上。我们还对舞后的宇宙进行了两次调查,在这里,我们非常深入地在小斑点上,以查看星系种群,尤其是Starburst Galaxy人群。

我们正在渴望到达望远镜,但是当我们能够到达望远镜时,实际上取决于Covid-19之后的墨西哥何时安全。我们希望在今年年底之前开始进行遗产调查,因此,一旦我们可以旅行,我们就会!

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格兰特·威尔逊教授

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詹姆斯·罗宾逊

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