Можете ли Вы описать смысл Канадского эксперимента по баллонному измерению анизотропии?
Можете ли Вы описать смысл Канадского эксперимента по баллонному измерению анизотропии?
Прислал barrys"AT"creation.portal.ca
BAM это Измерение анизотропии с воздушных шаров (Balloon-borne Anisotropy Measurement), продолжающиеся попытки измерить анизотропию микроволнового фона, возглавляемые Марком Хелперном (Mark Halpern) в Университете Британской Колумбии. Первое, что необходимо сказать, это то, что эксперимент Марка является невероятным проявлением ловкости и изобретательности, при тех ресурсах, которые он имел! По сравнению с Американскими коллегами, финансирование BAM является очень скромным, и совершенно невероятно, что при таком финансировании воздушный шар вообще взлетел. Полет 1995г был в основном успехом, хотя существовали некоторые незначительные проблемы. Результатом стало значимое обнаружение сигнала, который проще всего было интерпретировать, как являющийся первобытным. Относительно широкое частотное покрытие BAM означало, что он может сделать больше, чем большинстов экспериментов, т.е. различиить первородныйсигнал и локальные (например Галактические) сигналы, которые встречаются на пути. Поэтому результаты BAM без сомнения относятся к наиболее надежным свидетельствам того, что действительно существуют первородные флуктуации в угловых масштабах порядка нескольких градусов.
Измерение разницы температуры в 1 часть на 100,000 является совершенно сложным! Однако, чтобы достичь действительного прогреса в понимании Вселенной, как целого, важно измерить такие флуктуации на как можно более обширной области неба. По существу BAM готов взлететь снова, и ожидает возващения сезона стабильных ветров, необходимых устройствам запуска шара в Палестине, в Техасе - этого не случится примерно до Мая, когда BAM должен снова взлететь. Этот следующий полет будет обладать повышенной чувствительностью, и несколькими другими усовершенствованиями, делающими возможным сканирование существенно большего участка неба. Результаты этого полета должны быть действительно остаточно ценными, чтобы их ожидать.
Расскажите пожалуйста о новых спутниках после COBE, которые будут изучать микроволновый фон.
Что они собираются точно измерять?
Прислал biswa"AT"media.physics.indiana.edu 11/98
Запланировано два спутника. датчик микроволновой анизотропии (MAP) это Американская миссия, которая должна стартовать в Ноябре 2000г. Европейский спутник, Исследователь им. Планка, планируется запустить примерно в 2006г.
Спутники имеют аналогичные научные цели: картировать анизотропию микроволнового фона по всему небу настолько тщательно, насколько это возможно. Это означает покрытие широкого диапазона частот, с максимально возможным угловым разрешением. MAP обеспечит карты, которые являются значительным улучшением по сравнению с более грубым разрешением и относительно низкой чувствительностью COBE. Planck имеет цель стать решающей миссией по микроволновому фону, картировав анизотропию неба на всех необходимых частотах, и с угловым разрешением, отвечающим нашим ожиданиям. Вы можете рассматривать их как второе поколение и третье поколение спутников микроволнового фона, после COBE.
Вместо того, чтобы продолжать говорить, позвольте мне указать Вам на лошадь. Гораздо больше подробностей Вы можете найти на сайте проектов [MAP] и [Planck].
В чем состоят преимущества использования интерферометрии, такой как CAT и DASI, при получении данных о микроволновом
фоне?
Прислал micky"AT"acon.com.au
Интерферометры использую корреляции между несколькими тарелками для картирования неба. Такие карты содержат информацию с угловым разрешением (визуальная острота), которое в принципе соответствует разрешению телескопа с диаметром, равным промежутку между тарелками. На практике набор наблюдений с различными "базами" (расстояниями между тарелками) должны комбинироваться, чтобы построить цельную картинку, с информацией большого и мелкого масштабов, полностью представленной во всех направлениях.
Благодаря такой корреляционной природе интерферометров, они свободно вычитают различия между наборами сигналов неба. Следовательно, они очень хороши при вычитании эффектов атмосферы, также как и эффектов, обусловленных нехваткой истинной стабильности детекторов. Такого рода "систематические" эффекты могут быть снижены повышенной аккуратностью снятия и анализа данных и в экспериментах с единственной тарелкой, но, разумеется, это гораздо легче сделать с интерферометром.
В целом также проще создать интерферометр, который проведет измерение меньших угловых масштабов. Это происходит потому, что углы, которые Вы измеряете на небе, обратно пропорциональны масштабу длины Вашей системы. И очевидно проще построить интерферометр с небольшими тарелками в 100 метрах друг от друга, чем построить 100-метровую тарелку.
В диапазоне угловых масштабов, к которому в настоящее время существует основной интерес (а именно, от нескольких градусов до нескольких минут дуги) проекты с единственной тарелкой и интерферометрия одинаково конкурентноспособны. Следовательно, в работе существует один прототип интерферометрического эксперимента (Телескоп Космической Анизотропии) и по меньшей мере 3 более амбициозных готовящихся эксперимента: Интерферометр Космического фона (CBI); Интерферометр шкалы градусного масштаба (DASI); и Очень малый массив (VSA).
Я интересуюсь микроволновым фоном, поскольку моя работа имеет отношение к методам обработки шумов.
Я полагаю, что реликтовый фон выглядит как "зашумленный" сигнал во временном интервале.
Я заинтересован в исследовании его характеристик.
Прислал sarafian"AT"inter.net.il 1/99
Интересный вопрос. Я не вполне уверен, однако, что будет наиболее полезным для Вас. Сигнал COBE во временном интервале являлся довольно большим набором зашумленных температурных разниц на небе. Его нужно было сводить к набору усредненных данных, с различными систематическими эффектами, извлекаемыми из данных. Затем разницы температур между широким набором пар позиций следовало превратить в карту температур неба. Недавние эксперименты на воздушных шарах аналогичным образом дали набор температурных разниц, и информации о том, куда был направлен инструмент в каждый момент времени. Большинство сырых файлов с данными по реликтовому фону будут большими - возможно больше, чем те, с которыми Вы хотели бы иметь дело!
В целом "шум" в данных будет обладать необычными свойствами, такими как корреляции в пространстве и во времени. Их необходимо вычесть, чтобы выявить космологический сигнал. Очевидно, всё это дело может потребовать изрядного мастерства, особенно для больших наборов данных. Для наборов данных по реликтовому фону дополнительной проблемой обычно является то, что поток даных во времени имеет очень низкое отношение "сигнал-шум", в отличие от многих других видов данных, с которыми Вы могли сталкиваться. Сигнал можно увидеть, лишь усреднив все данные. И даже тогда, природа сигнала такова, что у неба есть "избыточная дисперсия" по сравнению с ожидаемым шумом. Это означает, что то, что вы имеете в результате детектирования, является набором запачканных образцов. Он воспроизводим (поскольку он реален), но он не является "чистым" сигналом, как высококонтрастная картина с четкими краями. Существует рост публикаций по способам анализа сигналов от экспериментов с микроволновым фоном. Однако, большая часть методов, используемых для обработки более традиционных сигналов является, к сожалению, бесполезной.
Возможно, Вы желаете подобрать более простые виды наборов данных для рассмотрения. Но если Вы действительно хотите упорядоченные во времени данные экспериментов по микроволновому фону, тогда я не сомневаюсь, что многие из экспериментальных групп будут счастливы отдать Вам свои ценные данные, чтобы Вы поигрались!
Почему другие источники микроволн не смешиваются с гладкостью реликтового фона? Могут ли другие источники микроволн и
другие источники излучения других длин волн, которые могут сместиться в тот же самый диапазон длин волн, что и у
микроволнового фона, затруднить измерения реликтового фона?
Прислал deanf"AT"ecluboz.com 6/00
Это самый замечательный вопрос!
Ответ будет: Да, конечно. Это принципиальный момент при измерении столь тонких исследуемых сигналов, влияют ли на него источники кроме первоначальных температурный флуктуаций. Это делается с помощью различных средств. Наилучшим способом является измерение анизотропии на ряде различных длин волн, с последующей провернкой того, соответствует ли изменение сигнала с изменением длины волны другим известным источникам излучения в локальной Вселенной. Газ и пыль в нашей родной Галактике особенно проблемаичны. Это означает, что трудно получить приличные данные по реликтовому фону вблизи Галактической плоскости, но вдали от плоскости оказывается, что эти местные источники искажений совершенно невелики. И если Вы делаете карты на нескольких длинах микроволн, то сравнительно просто их выделить.
Вы абсолютно правы, что это является источником беспокойства в экспериментах с микроволновым фоном, и для проверки того не видим ли мы некую слабую пыль в нашей Галактике, например, приходится много работать. Однако, для наилучших наборов данных по микроволновому фону (например карты от COBE или BOOMERANG) не может быть сомнения, что большинство наблюдаемых сигналов обусловлены действительно космической структурой.
В настоящее время я студент и занимаюсь исследованиями в области астрофизики и космологии. Я пытаюсь убедить моих
наставников разрешить мне провести исследование микроволнового фона, на воздушном шаре или с земли. Не могли бы Вы
указать мне источники информации, которые удовлетворят моим потребностям в плане общей экономики, логистики и
инструментария?Прислал pelcher"AT"hotmail.com 7/00
Звучит очень претенциозно!
Ответ зависит от того, что именно Вы имеете в виду. Я могу себе представить очень поучительный и полезный студенческий исследовательский проект по определению (скажем) температуры микроволнового фона на определенной длине волны. Это вполне возможно, поскольку, на самом деле, реликтовый фон является очень ярким источником. Я не говорю, что это будет легко, поскольку, вероятно, это потребует большого объема сложной работы. Но это, вероятно, хорошо хорошо уложися в рамки студенческого проекта, и может неплохо научить Вас серьезным вещам.
Однако, попытка одновременно провести эксперимент по измерению анизотропии в микроволновом фоне была бы чрезвычайно честолюбивым проектом. Температурные разницы очень малы, и очень легко начать измерять что то иное, чем изменения микроволнового она на небе.
Я полагаю, что наиболее полезным для Вас было бы нанести визит в одну из экспериментальных групп по реликтовому фону, ближайшую к Вашему дому, и попросить их высказать конкретные идеи. Если Вы скажете мне, какой колледж Вы посещаете, то я могу попытаться связать Вас с кем-нибудь. Может быть Вы могли бы даже чем-то помочь в части какого-либо текущего эксперимента по микроволновому фону?
Удачи!
Я был студентом (электротехника) в BTL в 1960-х, примерно тогда микроволнойвый фон был впервые открыт Пензиасом с соавт.
Было множество завистливых коментариев от физиков-твердотельщиков Murray Hill насчет того, что "... все, что сделали эти
парни, это счистили голубиное г*** со своей антенны, и за это им собираются вручить Нобелевскую премию ..."Прислал a.ross"AT"ieee.org 10/00
Спасибо, что поделились этим!
Вся история открытия микроволнового фона является совершенно очаровательной, со своими поворотами и изгибами. Роль голубей в этой истории прекрасно припоминается в разделе они умерли ради науки! популярной книги Маркуса Крауна "Послесвечение сотворения".
Я занимаюсь исследованиями микроволнового фона в целом, и у меня много информации по теории реликтового излучения и
выводам. Но я потратил много времени, пытаясь найти информацию по использовавшимся методам эксперимента... Существует
ли возможность, что Вы можете направить меня на подходящую страничку или статьюв журнале и т.п. ...?Прислал R.C.Simpson"AT"newcastle.ac.uk 12/00
Каждый эксперимент является, конечно, отличающимся во многом, и потому Вам следует искать информацию о нескольких отдельных проектах. Большинство групп экспериментаторов имеют свои собственные странички в сети. У меня есть достаточно свежий список [здесь]. Многие из этих страниц содержат технические детали, разъясняющие как проводились эксперименты. Я полагаю, там существует более чем достаточно информации чтобы Вам двигаться дальше!
Знаете ли Вы какие-то книги или научные журналы, описывающие мисии COBE и MAP, которые я мог бы получить через свою местную
библиотеку?Прислал bjserink"AT"home.com 3/01
Существует по меньшей мере 2 книги, написанные членами команды COBE, с двух разных точек зрения. Одна от George Smoot и Keay Davidson, под названием "Морщинки во времени", опубликована в Avon Books. Другая от John Mather и John Boslough, под названием "Самый первый свет: истинная история от участников научного путешествия назад к рассвету Вселенной", изданная в Basic Books. MAP пока не взлетел - но Вы можете держать пари, в конце-концов книги будут!
Я заметил, что в каждом эксперименте, о которых я читал, начиная с самого первого наблюдения Пензиаса/Вильсона,
использовался охлаждаемый детектор. Является ли фон достаточно ярким, чтобы какой-либо домашний экспериментатор мог
обнаружить его с сегодняшней малошумящей электроникой при комнатной температуре?Прислал fwamsley"AT"wirelesscorp.com 9/01
Это отличный вопрос!
На самом деле такой замечательный, что я попросил совета от моего коллеги Mark Halpern, который является экспертом по экспериментам с реликтовым фоном, участвуя в их осуществлении, вместо того, чтобы просто размышлять о них, как я. Вот приблизительно то, что он предложил.
На самом деле Вы, возможно, сможете обнаружить микроволновый фон с помощью современного электронного приемника при комнатной температуре. Например, Вы можете использовать цифровой спутниковый приемник. Но Вам, возможно, придется сделать несолько важных вещей, чтобы достичь успеха. Прежде всего, Вы захотите, чтобы Ваш приемник работал в гораздо более широкой полосе частот, чем та, с которой имеет дело бытовая электроника. Поэтому Вам, вероятно, потребуется сделать выход как можно ближе к тарелке, прежде чем настроить его на более широкие волны и так далее. У такой готовой системы должен быть достаточно низкий шум, чтобы позволить Вам обнаружить реликтовый фон, при условии, что Вы используете достаточно широкую полосу частот (ГГц, если возможно).
Второе, что Вы должны сделать, это продумать, как Вам убедиться, что у Вас имеется постоянный ненулевой сигнал. Самым простым способом сделать это будет провести измерение для ряда различных углов по отношению к зениту. Затем приспособиться к ожидаемой атмосферной изменчивости (на 1 сверх косинуса угла), и посмотреть, существует ли оставшееся постоянное смещение. Это смещение и будет микроволновым небом. Вы также должны стараться избенать Галактической плоскости, делая это, поскольку она также дает обнаружимый сигнал. Но всё это возможно сделать.
Я не слышал, чтобы кто-нибудь пытался это сделать раньше с "Радио-аппаратурой". Поэтому мне интересно знать, если у Вас получится. И если кто-то еще, читающий это, знает о полезных статьях, я тоже хотел бы знать об этом.
Рассеивается ли оно (реликтовое излучение) или отражается постоянно от различных живых и неживых объектов этого мира?
Если да, то возможно ли обнаружить или получить (экпериментально) такое реликтовое излучение, рассеянное или отраженное,
от подходящего объекта?
Прислал swati_v"AT"isical.ac.in 12/01
Первое, что необходимо понять, что реликтовое излучение, хотя оно и наполняет Вселенную, имеет очень низкую плотность энергии. Поэтому оно полностью забивается излучением теплых объектов в нашей Галактике: звезд, земной атмосферы, Земли, и от теплых тел (как Вы или я!).
Хотя, разумеется, его возможно обнаружить, Вам сначала придется вычесть гораздо более мощные местные источники излучения.
Ответ на Ваш вопрос о поглощении или рассеянии такой, что Вы можете легко отразить реликтовые фотоны, выбрав верный тип материала (из которого Вы сделаете зеркало для эксперимента с реликтовыми фотонами, например), однако многие материалы будут просто поглощать его.
Поэтому, если вы поместите детектор микроволнового фона в космос, и попытаетесь посмотреть сквозь Землю, Вы могли ожидать увидеть там большую дыру. Однако обычно трудно создать вещи (даже космос) холоднее, чем реликтовый фон. Поэтому, на самом деле, сравнительно теплая Земля окажется, конечно, невероятно ярким горячим пятном на Вашей картинке. Но, разумеется, невозможно наблюдать первобытные микроволновые фотоны (сканируя анизотропию, скажем) через объекты подобные Земле.
Как Пензиас и Вильсон узнали, что они нашли излучения в 3 градуса? Разве у них не было лишь одно измерение на 7.35 см?
Это могло быть в любом чернотельном спектре, где угодно, не так ли?Прислал wrx"AT"mail.cruzio.com 12/01
Это верно. Пензиас и Вильсон не могли знать насколько был близок микроволновый фон к черному телу. Однако, их измерения проходили на стороне длинных волн, а там яркость просто связана с температурой, которую они оценили примерно в 3 Кельвина. Что спектр был близок к чернотельному, стало ясно лишь когда были сделаны измерения яркости в широком диапазоне длин волн (включая обе стороны пика). И конечно, мы сегодня знаем, что он очень близок.
Согласно последним данным MAP произведение постоянной Хаббла на возраст Вселенной примерно равно 1, а не 2/3. Пожалуйста,
объясните.Прислал LABELE"AT"aol.com 03/03
Если Вселенная всегда расширялась с одинаковой скоростью, тогда время в прошлом, когда всё находилось в одном месте, равно просто 1/H0. Однако, это может быть лишь в случае, если Вселенная является совершенно пустой. Модели, которые содержат материю, будут замедляться из-за положительного притяжения масс, и, следовательно, постоянная Хаббла должна быть в прошлом больше. Следовательно, возраст Вселенно будет чуть меньше, чем 1/H0. Для Вселенной с критической плотностью материи, оказывается, что H0t0=2/3. Однако, существование Темной энергии всё усложняет, потому что Вселенная в настоящее время ускоряется. Оказывается, что мы приближаемся к величине H0t0=1, даже если Вселенная раньше замедлялась, а теперь ускоряется. Это зависит от точный значений параметров, которые описывают модель. Однако для предпочтаемых сегодня величин оказывается, что H0t0 очень близко к 1.
Почему для измерений используется микроволновое излучение, а не излучение других длин волн, таких как инфракрасные или
Гамма лучи? Могут ли такие же измерения быть проведены с радиоприемником?Прислал 0nthony"AT"unihedron.com 5/03
Микроволновое фоновое изулучение имеет максимум на микроволновых длинах волн. Но оно остается всё ещё измеримым на более длинных (радио) волнах и более коротких (инфракрасных) волнах. Однако, оно является практически пренебрежимо малым на очень коротких длинах волн, такие как оптические или гамма-лучи.
Из-за того, что наилучший для наблюдений диапазон (около длины волны в 3 мм) лежит между радио и инфракрасным диапазонами, измерения проводятся с использованием комбинации методов для радиоволн и для инфракрасного диапазона.
На самом деле термин "микроволна" по соглашению относится к диапазону частот от 300 Мгц (соответствующих длине волны в 1 м) вплоть до 300 ГГц (соответствующих 1 мм). Поэтому микроволновый фон лежит на высокочастотном (малая длина волны) конце микроволновой области электромагнитного спектра.
Насколько слабым является излучение на уровне поверхности Земли? Сильно ли оно ослабляется атмосферой? Например, будет ли
оно гораздо сильнее на орбите?Прислал 0nthony"AT"unihedron.com 1/04
Вы обсолютно правы в том, что атмосфера ослабляет микроволновое излучение. К сожалениею, особенности зависят от точной частоты, которая Вас интересует, а также от других факторов, таких как погодные условия, высота места, угол относительно зенита и т.д.. Множество эффектов обусловлены водной (и другими) спектральными линиями, и потому на некоторых отдельных частотах воздействия особенно негативны. Однако в некоторых диапазонах волн (особенно для низких частот) влияние является весьма скромным. Эксперименты с реликтовым фоном, проводимые для измерения совокупной яркости (или спектра) очевидно потребуют внесения поправок на такое ослабление. Для экспериментов по анизотропии коррекция становится существенной частью процедуры калибровки - необходимо знать какое напряжение в детекторе соответствует данной яркости источника, с использованием для калибровки ярких объектов с известной величиной потока (например планет).
Разумеется, дополнительную информацию Вы можете найти в сети. Возможно такого рода данные, какие Вы ищете, могут быть предоставлены теми, кто занимается дистанционным наблюдением Земли со спутников, например [здесь]
Чем различаются линзы, используемые в микроволновых устройствах, например урпорная линзовая антенна и линзы биноклей или
телескопа?
Прислал TSM"AT"brightok.net 1/04
Это тема, в которой я далеко не эксперт!
Существуют линзы, используемые для фокусировки микроволн. Их делают из материалов с подходящими показателями преломления, или используя сеть волноводов для фокусировки волнового фронта. Однако, я думаю то, о чем Вы говорите является антенной, а не линзой.
Оптические телескопы бывают двух основных видов: рефракторы и рефлекторы. Обычный маленький телескоп, который Вы можете купить в магазине использует линзы, и такие телескопы называются "телескопами рефракторами". Более крупные инструменты для любителей и почти все профессиональные телескопы принадлежат к типу "рефлекторов", то-есть они для фокусировки света используют зеркала. Микроволновые телескопы также относятся в основном к этому виду, обладают собирающей тарелкой, которая фокусирует микроволновый свет на детекторы, или, быть может, на вторичное зеркало, которое направляет свет на детекоры. Некоторые микроволновые телескопы (например первоначальный телескоп Пензиаса и Вильсона) используют "рупорные антенны", чтобы направлять микроволны в волноводы, через которые они поступают на детектор. Более эффективно собирать излучение тарелкой, а затем направлять их в "рупорную антенну" или "рупорный облучатель" - это именно то, что есть у многих современных телескопов микроволнового фона, а не рупор, направленный непосредственно в небо.
Существует ли способ услышать микроволновый фон, так сказать, существует ли особый способ настроиться на них так, чтобы
знать, что Вы их принимаете?
Прислал blindmellojelly"AT"charter.net 12/04
Существуют ответы на похожие вопросы выше на этой странице.
Я подразумеваю, что под словом "слышать" Вы имеете в виду, принимать излучение и видеть доказательства в реальном времени, что Вы его принимаете? В принципе это не слишком сложно самостоятельно обнаружить микроволновый фон, поскольку он является практически самым ярким на небе в микроволновом диапазоне длин волн. Однако, я не видел каких-либо статей или сайтов, описывающих как построить домашний детектор микроволнового фона. Если кто-нибудь видел такие вещи, то пусть дадут мне знать.
Показывает ли микроволновый фон КАКИЕ-ТО отклонения от истинного абсолютно черного тела, не важно насколько маленькие,
по результатам недавних измерений? Я видел доступные энергетические спектры, я могу сам пиложить руки, хотя возможно на
самом деле быдет полезно спросить кого-нибудь, более непосредственно причастного к микроволновому фону, чем я.Прислал ma"AT"star.ucl.ac.uk 02/05
Непосредственно сейчас мне не известно о каких-либо доказательствах каких-либо отклонений от чистого чернотельного спектра. Верхние пределы являются совершенно тесными, разумеется, в зависимости от того, какого вида отклонения Вы имеете в виду. Измерения получены в ряде различных экспериментов, с преимуществом результатов от инструмента FIRAS на спутнике COBE на более высоких частотах, и многих экспериментов, поставляющих результаты измерений на более низких частотах (включая совсем недавний эксперимент ARCADE).
[сокращено] вот что занимает меня сейчас, должен ли микроволновый фон быть настолько однородным, каким он является (как
в пространственном распределении, так и в плане распределения поляризации) если учесть квантовую неопределенность, которая,
наверняка, должна была присутствовать на 'поверхности последнего рассеяния'? Высвобождение фотонов из фотон-барионной
жидкости представляется слишком уж однородным, на мой вгляд, если единственным процессом было охлаждение посредством
расширения?
Прислал ma"AT"star.ucl.ac.uk 03/05
Не существует квантовых эффектов, насколько я знаю, происходящих во время последнего расеяния, которые были хотя бы близки к тому, чтобы быть существенными для анизотропии реликтового фона. Может быть, конечно, что Вы думали о чем-либо, о чем еще никто не думал - это было бы очень интересным!
Верно также, что в общепринятой ныне инфляционной модели ранней Вселенной, все структуры Вселенной первоначально возникли из квантовых флуктуаций, напрмер анизотропия реликтового фона, галактики, и всё остальное. Поэтому в очень ранние времена, квантовые эффекты, разумеется, важны.
Как Вы измеряете микроволновое излучение?Прислал bgy3reb"AT"leeds.ac.uk 03/05
Если этот вопрос о том, как я измеряю микроволновый фон, то ответ в том, что я не делаю этого! Я теоретик/аналитик данных, и я предоставляю измерение микроволнового фона тем людям, кто действительно знает как это делается!
Douglas Scott dscottATastro.ubc.ca Последняя редакция: 15 Сентября 2005
..:: Перевел с английского В.Г. Мисовец
