Newswise — یادداشت سردبیر: CMB-S4 یک آزمایش نسل بعدی است که پس‌زمینه مایکروویو کیهانی را مطالعه می‌کند. این پروژه به طور مشترک توسط وزارت انرژی و بنیاد ملی علوم پشتیبانی می شود. آزمایشگاه برکلی مشارکت آزمایشگاه‌ها، دانشگاه‌ها و مؤسسات ملی را رهبری می‌کند که این پروژه را برای DOE انجام خواهند داد. آزمایشگاه برکلی علاوه بر ارائه زیرساخت کلی مدیریت پروژه، نقش پیشرو در توسعه فناوری‌های آشکارسازهای تجربی ابررسانا، تلسکوپ‌های با دیافراگم کوچک و مدیریت داده‌ها را ایفا می‌کند.
اقتباس از الف انتشار خبر از دانشگاه شیکاگو
بنیاد ملی علوم به دانشگاه شیکاگو 3.7 میلیون دلار در سال اول کمک مالی اعطا کرده است که می تواند تا 21.4 میلیون دلار برای طراحی نهایی مجموعه ای از تلسکوپ های نسل بعدی برای نقشه برداری از نور از اولین لحظات کیهان – پس زمینه مایکروویو کیهانی – ارائه دهد. (CMB).
این همکاری به رهبری دانشگاه شیکاگو و آزمایشگاه ملی لارنس برکلی (آزمایشگاه برکلی) در وزارت انرژی، به دنبال ساخت تلسکوپ و زیرساخت در قطب جنوب و شیلی برای جستجوی امواج گرانشی “اولیه” است. امواج – ارتعاشات. از خود بیگ بنگ همچنین نور مایکروویو از فضا را با جزئیات باورنکردنی ترسیم می‌کند و چگونگی تکامل جهان در طول زمان را نشان می‌دهد، و همچنین رمز و رازی به نام ماده تاریک.
این جایزه پروژه های در حال انجام تلسکوپ ها و دوربین ها را تامین می کند، در حالی که کار برای آماده سازی سازه در حال انجام است. کل پروژه، معروف به CMB-S4، پیشنهاد شده است که به طور مشترک توسط بنیاد ملی علوم و وزارت انرژی ایالات متحده تامین مالی شود. انتظار می رود حدود 800 میلیون دلار هزینه داشته باشد و در اوایل سال 2030 به طور کامل آنلاین شود. این همکاری در حال حاضر شامل 450 دانشمند از بیش از 100 موسسه در 20 کشور است.
با این تلسکوپ‌ها، ما نظریه خود را در مورد چگونگی پیدایش کل جهانمان آزمایش خواهیم کرد، اما همچنین به فیزیک در شدیدترین مقیاس‌ها نگاه خواهیم کرد، به گونه‌ای که به سادگی نمی‌توانیم با آزمایش‌های فیزیک ذرات انجام دهیم. جان کارلستروم، استاد دانشگاه شیکاگو و دانشمند پروژه CMB-S4، گفت: زمین.
بزرگترین سوالات
پس‌زمینه مایکروویو کیهانی، نوری است که از اولین لحظات پس از انفجار بزرگ همچنان در جهان در حال حرکت است. از آنجایی که حامل اطلاعاتی درباره تولد کیهان است، دانشمندان ابزارهای فوق العاده پیچیده ای برای نقشه برداری از این نور از فضاپیما و از زمین، هم در فلات آتاکامای شیلی و هم در ایستگاه قطب جنوبی NSF ایجاد کرده اند.
اما ما نیاز به ساخت نسل جدیدی از تلسکوپ‌ها داریم تا به بزرگترین سؤالات پاسخ دهیم – مانند اینکه آیا جهان ما با انفجاری از انبساط در سپیده‌دم زمان معروف به تورم آغاز شد، که نوسانات مکانیکی کوانتومی کوچک را به دانه‌های اولیه همه می‌رساند. ساختار در جهان امروزی
CMB-S4 شامل تلسکوپ‌هایی در دو مکان خواهد بود: یک تلسکوپ بزرگ و نه تلسکوپ کوچکتر در قطب جنوب و دو تلسکوپ بزرگ در کوه‌های شیلی. هر سایت نقش اساسی در دستیابی به اهداف علمی پروژه دارد.
تلسکوپ‌های شیلی بررسی گسترده‌ای از آسمان انجام می‌دهند و سعی می‌کنند تصویر کامل‌تر و دقیق‌تری از پس‌زمینه مایکروویو کیهانی به ثبت برسانند – و از طریق آن به ما در درک تکامل و توزیع ماده در کیهان کمک کنند. این پروژه همچنین ممکن است به دنبال شواهدی از ذرات نوری “یادگار” باشد، که بسیاری از نظریه ها نشان می دهند که ممکن است در جهان اولیه وجود داشته باشند. CMB-S4 باید سرنخ هایی در مورد ماهیت ماده مرموز به نام ماده تاریک و همچنین ارائه دهد انرژی تاریک باعث شتاب گرفتن انبساط کیهان می شود.
در همین حال، تلسکوپ‌های ایستگاه قطب جنوبی NSF نگاهی بسیار عمیق و پایدار به بخش کوچک‌تری از آسمان خواهند داشت. جف زیویک، معاون مدیر پروژه CMB-S4 توضیح داد: «قطب جنوب تنها مکانی است که به تلسکوپ اجازه می دهد به طور مداوم به یک نقطه در آسمان نگاه کند، زیرا در قطبی است که بقیه زمین در آن می چرخد.
این به تلسکوپ‌ها اجازه می‌دهد تا به دنبال شواهدی از آنچه امواج گرانشی اولیه نامیده می‌شوند – امواج در فضا-زمان که اگر جهان واقعاً از فضا بسیار کوچکتر از یک ذره زیراتمی منفجر می‌شد، ایجاد می‌شدند. این امواج با پس‌زمینه مایکروویو کیهانی برهم‌کنش می‌کنند و نشانه‌ای متمایز اما بسیار ضعیف ایجاد می‌کنند.
این یک هدف بلندپروازانه است. جیم استریت، فیزیکدان در آزمایشگاه برکلی می‌گوید: «از بسیاری جهات نظریه تورم خوب به نظر می‌رسد، اما بیشتر شواهد تجربی تا حدودی غیرمستقیم هستند. مدیر پروژه برای CMB-S4. پیدا کردن امواج گرانشی اولیه همان چیزی است که برخی افراد آن را «تفنگ دود کردن» برای تورم می نامند.
امواج گرانشی اولیه نیز مدرکی برای جفت شدن نیروی گرانش با قوانین مکانیک کوانتومی هستند. اختلاف بین این دو نظریه، یکی که در بزرگترین مقیاس جهان و دیگری در کوچکترین مقیاس اعمال می شود، چندین دهه است که دانشمندان را آزار می دهد.
نهایی کردن طرح ها
جایزه جدید بنیاد ملی علوم کمک مالی به کار طراحی تلسکوپ های جدید و زیرساخت تاسیسات خواهد کرد. حرکت از طراحی مفهومی به طراحی نهایی شامل تحلیل، شبیه سازی و مدل سازی و آزمایش اجزای تلسکوپ است. در حالی که فناوری زیربنایی به خوبی درک شده و در میدان آزمایش شده است، کار طراحی روی CMB-S4 از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، زیرا چندین تلسکوپ در نوع خود پیچیده‌ترین تلسکوپ‌هایی خواهند بود که تاکنون ساخته شده‌اند.
انتظار می‌رود که CMB-S4 نزدیک به 500000 آشکارساز ابررسانا داشته باشد که افزایش قابل‌توجهی نسبت به آزمایش‌های پیش‌زمینه مایکروویو کیهانی سلف خود دارد. آشکارسازها اکنون آنقدر حساس هستند که نویز اندازه گیری توسط نویز پس زمینه هر چیز دیگری در آسمان و جو غالب می شود. بنابراین، برنامه این است که تعداد اندازه‌گیری‌ها را به میزان قابل توجهی افزایش داده و میانگین آن‌ها را برای اندازه‌گیری دقیق سطح سیگنال و کاهش قابل توجه نویز فراهم کنیم.
افزایش تعداد آشکارسازها همچنین نیازمند بسیاری از اجزای دیگر پروژه برای افزایش اندازه است. براد بنسون، دانشمند UChicago و Fermilab که رهبری تلاش برای طراحی این ردیاب‌ها را بر عهده داشت، می‌گوید: «به‌عنوان مثال، ما باید چندین انجماد، بزرگ‌تر از آنچه تاکنون ساخته‌ایم، بسازیم تا به‌طور مؤثر همه این آشکارسازها را تا نزدیک به صفر مطلق خنک کنیم. کرایواستات محفظه بزرگ برای CMB-S4.
انتظار می رود پروژه CMB-S4 توسط بنیاد ملی علوم و وزارت انرژی ایالات متحده تامین مالی شود. بخشی از پروژه بنیاد ملی علوم توسط دانشگاه شیکاگو اداره می شوددر حالی که وزارت نیرو بخشی است توسط آزمایشگاه ملی لارنس برکلی اداره می شود.
###
آزمایشگاه ملی لارنس برکلی (آزمایشگاه برکلی) متعهد به ارائه راه حل هایی برای بشریت از طریق تحقیقات انرژی پاک، سیاره ای سالم و اکتشافات علمی است. آزمایشگاه برکلی و دانشمندانش در سال 1931 با این باور که بزرگترین مشکلات به بهترین وجه توسط تیم ها حل می شود، تأسیس شد و برنده 16 جایزه نوبل شده است. محققان از سراسر جهان برای تحقیقات پیشگامانه خود به تجهیزات علمی در سطح جهانی آزمایشگاه متکی هستند. آزمایشگاه برکلی یک آزمایشگاه ملی چند برنامه ای است که توسط دانشگاه کالیفرنیا برای دفتر علوم وزارت انرژی ایالات متحده اداره می شود.
دفتر علوم DOE بزرگترین حامی تحقیقات پایه در علوم فیزیکی در ایالات متحده است و برای رسیدگی به برخی از مهم ترین چالش های زمان ما کار می کند. برای اطلاعات بیشتر لطفا مراجعه کنید به Energy.gov/science.
