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20 results on '"qubic"'

1. Simulation of the effects of vibration in CMB experiments

Author: Wright, Michael, Dickinson, Mark, and Piccirillo, Lucio
Subjects: FEA, cryogenics, vibration, CMB, QUBIC
Abstract: Since the first discovery of the CMB, observations of its properties have been made in greater and greater detail due to their incredible usefulness to cosmology. Of particular interest to modern cosmology is the polarisation of the CMB, and in 2008 the QUBIC collaboration was founded as one of many ideas to measure this polarisation. However, measuring the polarisation of the CMB is an exceptionally challenging task, and many possible sources of error exist which could affect the validity of the results of these experiments. One such problem is the effect of the vibration of the instrument caused by its own mechanical movements. This thesis explores the possible effects of this vibration, using the simulation software MODAL, developed by the university of Maynooth and the QUBIC sim- ulation pipeline, written by the QUBIC collaboration team. The effect of vibra- tions on the CMB cross polarisation spectra is identified in this work. This thesis also includes research into measuring vibrations in a cryostat at the University of Manchester, using the technique of laser self mixing. The magni- tude of these vibrations is recorded.
Published: 2023

2. The Magnetic Microbolometer: A Proposal for QUBIC Next Gen

Author: Hampel, Matías, Almela, Alejandro, Bonaparte, Juan, Neira, Jesús Bonilla, Ferreyro, Luciano, Fuster, Alan, Redondo, Manuel García, Gartmann, Robert, Geria, Juan, Müller, Nahuel, Muscheid, Timo, Salum, Juan, Platino, Manuel, Ardila, Luis, Sander, Oliver, Wegner, Mathias, Kempf, Sebastian, Weber, Marc, and Etchegoyen, Alberto
Published: 2024
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3. The QUBIC instrument for CMB polarization measurements

Author: A. Bottani, E. Jules, A. Zullo, Federico Nati, V. Gilles, A. Baù, L. Mousset, Giampaolo Pisano, C. Perbost, C. Oriol, Damien Rambaud, G. Amico, D. Buzi, Emory F. Bunn, M. Tomasi, L. H. Arnaldi, A. Etchegoyen, S. Azzoni, F. Wicek, Marco Bersanelli, Mark McCulloch, Alejandro Almela, Mario Zannoni, M. Perciballi, Peter A. R. Ade, A. Pelosi, Maria Salatino, D. Auguste, S. Scully, M. Gómez Berisso, F. Piacentini, Andrea Tartari, M. Platino, Martin Giard, P. Chanial, Jonathan Aumont, C. Scóccola, M.-A. Bigot-Sazy, Alessandro Paiella, Lucio Piccirillo, C. Kristukat, Federico Pezzotta, Carole Tucker, A. Passerini, Sophie Henrot-Versille, J.-Ch. Hamilton, Nicola Vittorio, M. De Leo, M. Tristram, J. G. Alberro, G. D' Alessandro, L. M. Mundo, Cristian Franceschet, Massimo Gervasi, B. Maffei, L. Grandsire, M. De Petris, K. Ganga, Francesco Cavaliere, S. Marnieros, S. Loucatos, Michel Piat, D. Fracchia, J. Bonaparte, Créidhe O'Sullivan, Laurent Bergé, N. Bleurvacq, A. Mattei, J. Bonis, Gianluca Polenta, L. Mele, J.-P. Bernard, W. Marty, E. Olivieri, H. Pastoriza, Peter Timbie, D. Harari, A. Mennella, D. L. Burke, F. Columbro, Steve Torchinsky, S. Melhuish, Bruce Rafael Mellado Garcia, L.P. Ferreyro, M. Stolpovskiy, Gustavo E. Romero, M. M. Gamboa Lerena, D. T. Hoang, R. Puddu, F. Incardona, D. Bennett, Alessandro Coppolecchia, M. González, S. Spinelli, T. Louis, C. Chapron, P. de Bernardis, P. Ringegni, Marcin Gradziel, François Pajot, A. Fasciszewski, G. Stankowiak, D. Viganò, Luca Lamagna, Alessandro Schillaci, R. Charlassier, L. Dumoulin, J.-P. Thermeau, Andrew May, G. de Gasperis, S. Banfi, Y. Giraud-Heraud, Silvia Masi, J. Kaplan, M. E. García Redondo, J.D. Murphy, B. Bélier, J.M. Salum, S. Dheilly, J. A. Murphy, M. Gaspard, L. A. Montier, Elia S. Battistelli, D. Gayer, F. Voisin, D. Prêle, Gregory S. Tucker, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Météo France-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Météo France-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Orsay] (C2N), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse (CSNSM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Mele, L, Ade, P, Alberro, J, Almela, A, Amico, G, Arnaldi, L, Auguste, D, Aumont, J, Azzoni, S, Banfi, S, Battistelli, E, Ba, A, B lier, B, Bennett, D, Berge, L, Bernard, J, Bersanelli, M, Bigot-Sazy, M, Bleurvacq, N, Bonaparte, J, Bonis, J, Bottani, A, Bunn, E, Burke, D, Buzi, D, Cavaliere, F, Chanial, P, Chapron, C, Charlassier, R, Columbro, F, Coppolecchia, A, D'Alessandro, G, Bernardis, P, Gasperis, G, Leo, M, Petris, M, Dheilly, S, Dumoulin, L, Etchegoyen, A, Fasciszewski, A, Ferreyro, L, Fracchia, D, Franceschet, C, Lerena, M, Ganga, K, Garcia, B, Redondo, M, Gaspard, M, Gayer, D, Gervasi, M, Giard, M, Gilles, V, Giraud-Heraud, Y, Gomez Berisso, M, Gonzalez, M, Gradziel, M, Grandsire, L, Hamilton, J, Harari, D, Henrot-Versille, S, Hoang, D, Incardona, F, Jules, E, Kaplan, J, Kristukat, C, Lamagna, L, Loucatos, S, Louis, T, Maffei, B, Marnieros, S, Marty, W, Masi, S, Mattei, A, May, A, Mcculloch, M, Melhuish, S, Mennella, A, Montier, L, Mousset, L, Mundo, L, Murphy, J, Nati, F, Olivieri, E, Oriol, C, O'Sullivan, C, Paiella, A, Pajot, F, Passerini, A, Pastoriza, H, Pelosi, A, Perbost, C, Perciballi, M, Pezzotta, F, Piacentini, F, Piat, M, Piccirillo, L, Pisano, G, Platino, M, Polenta, G, Pr le, D, Puddu, R, Rambaud, D, Ringegni, P, Romero, G, Salatino, M, Salum, J, Schillaci, A, Scoccola, C, Scully, S, Spinelli, S, Stankowiak, G, Stolpovskiy, M, Tartari, A, Thermeau, J, Timbie, P, Tomasi, M, Torchinsky, S, Tristram, M, Tucker, G, Tucker, C, Vigan, D, Vittorio, N, Voisin, F, Wicek, F, Zannoni, M, and Zullo, A
Subjects: History, [PHYS.ASTR.IM]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Instrumentation and Methods for Astrophysic [astro-ph.IM], [SDU.ASTR.CO]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], interferometer, Cosmic microwave background, Polarimetry, cosmic background radiation: polarization, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, 01 natural sciences, Cosmology, Education, law.invention, qubic, polarimetry, bolometric interferometry, cmb, b modes, FIS/05 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA, Optics, bolometer, law, 0103 physical sciences, Astronomical interferometer, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], 010306 general physics, 010303 astronomy & astrophysics, detector: design, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Physics, polarization, business.industry, Gravitational wave, Bolometer, Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics, Polarization (waves), calibration, polarization: monitoring, Computer Science Applications, Bolometers, Cosmology, Interferometers, Inflation, Cosmic microwave background, Polarization, Interferometry, modulation, business, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], performance
Abstract: Measurements of cosmic microwave background (CMB) polarization may reveal the presence of a background of gravitational waves produced during cosmic inflation, providing thus a test of inflationary models. The Q&U Bolometric Interferometer for Cosmology (QUBIC) is an experiment designed to measure the CMB polarization. It is based on the novel concept of bolometric interferometry, which combines the sensitivity of bolometric detectors with the properties of beam synthesis and control of calibration offered by interferometers. To modulate and extract the input polarized signal of the CMB, QUBIC exploits Stokes polarimetry based on a rotating half-wave plate (HWP). In this work, we illustrate the design of the QUBIC instrument, focusing on the polarization modulation system, and we present preliminary results of beam calibrations and the performance of the HWP rotator at 300 K.
Published: 2021

4. Detection chain and electronic readout of the QUBIC instrument

Author: L. M. Mundo, S. Marnieros, D. Fracchia, A. Mattei, R. Puddu, S. Spinelli, A. Passerini, Federico Nati, V. Gilles, K. Ganga, B. García, Giuseppe D'Alessandro, F. Wicek, P. A. R. Ade, Diego Harari, J. Bonaparte, F. Pezzotta, Massimo Gervasi, F. Incardona, M. E. García Redondo, M. Platino, L. Grandsire, J. D. Murphy, Damien Rambaud, E. Jules, M. Wright, C. Kristukat, L. Dumoulin, E. Olivieri, B. Maffei, Alessandro Paiella, J. Bonis, J.-P. Thermeau, D. Prêle, H. Pastoriza, Michel Piat, M. Gómez Berisso, M. Perciballi, F. Piacentini, D. Burke, Mark McCulloch, A. Zullo, L. H. Arnaldi, Giampaolo Pisano, A. Baù, L.P. Ferreyro, C. Perbost, C. Duca, C. Franceschet, L. Mousset, J. A. Murphy, D. Viganò, Gustavo E. Romero, Martin Giard, Emory F. Bunn, Alessandro Schillaci, Gregory S. Tucker, P. Chanial, L. A. Montier, M.-A. Bigot-Sazy, Alejandro Almela, A. Etchegoyen, Marco Bersanelli, E. Rasztocky, M. Gaspard, Nicola Vittorio, Mario Zannoni, A. Pelosi, S. Azzoni, P. de Bernardis, T. D. Hoang, S. Banfi, W. Marty, A. Mennella, S. Scully, M. M. Gamboa Lerena, Elia S. Battistelli, Andrea Tartari, J.G. Alberro, D. Gayer, Alessandro Coppolecchia, C. Oriol, J.M. Salum, J. Aumont, D. Bennett, S. Loucatos, Silvia Masi, Marcin Gradziel, S. Dheilly, François Pajot, A.C. Cobos Cerutti, C. Chapron, A. Fasciszewski, J.-Ch. Hamilton, M. González, M. Tomasi, Créidhe O'Sullivan, Laurent Bergé, G. Amico, D. Buzi, A.D. Supanitsky, D. Auguste, Gianluca Polenta, Francesco Cavaliere, P. Ringegni, G. Stankowiak, Luca Lamagna, Steve Torchinsky, L. Mele, Andrew May, Peter Timbie, F. Columbro, F. Voisin, C. Tucker, J. Kaplan, B. Bélier, R. Charlassier, M. R. Hampel, G. de Gasperis, C. Scóccola, Lucio Piccirillo, Thibaut Louis, Sophie Henrot-Versille, D. Melo, J.-Ph. Bernard, M. Stolpovskiy, Y. Giraud-Héraud, M. De Leo, M. De Petris, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie (IJCLab), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Observatoire de Paris - Site de Paris (OP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Orsay] (C2N), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Zmuidzinas, Jonas, Gao, Jian-Rong, Stankowiak, G, Piat, M, Battistelli, E, D'Alessandro, G, de Bernardis, P, De Petris, M, González, M, Grandsire, L, Hamilton, J, Hoang, T, Masi, S, Marnieros, S, Mennella, A, Mousset, L, O'Sullivan, C, Prêle, D, Tartari, A, Thermeau, J, Torchinsky, S, Voisin, F, Zannoni, M, Ade, P, Alberro, J, Almela, A, Amico, G, Arnaldi, L, Auguste, D, Aumont, J, Azzoni, S, Banfi, S, Bélier, B, Baù, A, Bennett, D, Bergé, L, Bernard, J, Bersanelli, M, Bigot-Sazy, M, Bonaparte, J, Bonis, J, Bunn, E, Burke, D, Buzi, D, Cavaliere, F, Chanial, P, Chapron, C, Charlassier, R, Cobos Cerutti, A, Columbro, F, Coppolecchia, A, de Gasperis, G, De Leo, M, Dheilly, S, Duca, C, Dumoulin, L, Etchegoyen, A, Fasciszewski, A, Ferreyro, L, Fracchia, D, Franceschet, C, Gamboa Lerena, M, Ganga, K, García, B, García Redondo, M, Gaspard, M, Gayer, D, Gervasi, M, Giard, M, Gilles, V, Giraud-Héraud, Y, Gómez Berisso, M, Gradziel, M, Hampel, M, Harari, D, Henrot-Versillé, S, Incardona, F, Jules, E, Kaplan, J, Kristukat, C, Lamagna, L, Loucatos, S, Louis, T, Maffei, B, Marty, W, Mattei, A, May, A, Mcculloch, M, Mele, L, Melo, D, Montier, L, Mundo, L, Murphy, J, Nati, F, Olivieri, E, Oriol, C, Paiella, A, Pajot, F, Passerini, A, Pastoriza, H, Pelosi, A, Perbost, C, Perciballi, M, Pezzotta, F, Piacentini, F, Piccirillo, L, Pisano, G, Platino, M, Polenta, G, Puddu, R, Rambaud, D, Ringegni, P, Romero, G, Rasztocky, E, Salum, J, Schillaci, A, Scóccola, C, Scully, S, Spinelli, S, Stolpovskiy, M, Supanitsky, A, Timbie, P, Tomasi, M, Tucker, G, Tucker, C, Viganò, D, Vittorio, N, Wicek, F, Wright, M, and Zullo, A
Subjects: QUBIC, Cosmic microwave background, 02 engineering and technology, CMB, SQUID, 7. Clean energy, Superconducting QUantum Interference Device, 030218 nuclear medicine & medical imaging, law.invention, TDM, FIS/05 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA, 03 medical and health sciences, 020210 optoelectronics & photonics, 0302 clinical medicine, Optics, Application-specific integrated circuit, law, Cosmic Microwave Background, B-modes, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Noise-equivalent power, [PHYS]Physics [physics], Physics, TES, business.industry, Bolometer, Time constant, CMB instrumentation, bolometric interferometry, Transition Edge Sensor, Interferometry, Transition edge sensor, business
Abstract: International audience; The Q and U Bolometric Interferometer for Cosmology (QUBIC) Technical Demonstrator (TD) aiming to shows the feasibility of the combination of interferometry and bolometric detection. The electronic readout system is based on an array of 128 NbSi Transition Edge Sensors cooled at 350mK readout with 128 SQUIDs at 1K controlled and amplified by an Application Specific Integrated Circuit at 40K. This readout design allows a 128:1 Time Domain Multiplexing. We report the design and the performance of the detection chain in this paper. The technological demonstrator unwent a campaign of test in the lab. Evaluation of the QUBIC bolometers and readout electronics includes the measurement of I-V curves, time constant and the Noise Equivalent Power. Currently the mean Noise Equivalent Power is ~ 2 x 10-16W= p √Hz
Published: 2020

5. Calibration of QUBIC: The Q and U bolometric interferometer for cosmology

Author: D. Melo, Peter T. Timbie, G. Polenta, L. Mele, S. Loucatos, K. Ganga, Alejandro Almela, Luca Lamagna, W. Marty, Gustavo E. Romero, Giuseppe D'Alessandro, D. Burke, Emory F. Bunn, H. Pastoriza, D. Harari, L. Montier, E. Rasztocky, F. Piacentini, C. Duca, L.P. Ferreyro, L. M. Mundo, D. Prêle, Andrew May, C. Perbost, J.-Ph. Bernard, M. Stolpovskiy, P. de Bernardis, Francesco Cavaliere, J. A. Murphy, P. A. R. Ade, M. Platino, Federico Nati, Créidhe O'Sullivan, M. Wright, Cristian Franceschet, M. Gómez Berisso, M. Giard, M. Gaspard, P. Chanial, E. Olivieri, Alessandro Schillaci, D. Fracchia, C. Kristukat, Y. Giraud-Héraud, A. Baù, L. Mousset, J. Kaplan, C. Oriol, A. Mattei, F. Columbro, J. Bonaparte, M. E. García Redondo, B. Bélier, Nicola Vittorio, L. Grandsire, Silvia Masi, J. Bonis, C. Tucker, G. Amico, Federico Pezzotta, M. Piat, J.-P. Thermeau, F. Incardona, D. Buzi, A. Mennella, Marcin Gradziel, A.D. Supanitsky, J. D. Murphy, Gregory S. Tucker, E. Jules, A. Passerini, V. Gilles, J.M. Salum, S. Dheilly, M. Perciballi, M. M. Gamboa Lerena, F. Voisin, S. A. Torchinsky, Alessandro Paiella, Damien Rambaud, Bruno Maffei, J.G. Alberro, A.C. Cobos Cerutti, C. Chapron, L. Bergé, Mark McCulloch, S. Marnieros, S. Azzoni, D. Auguste, Giampaolo Pisano, F. Pajot, F. Wicek, R. Puddu, Elia S. Battistelli, D. Gayer, S. Banfi, L. H. Arnaldi, J. Aumont, Massimo Gervasi, M. De Leo, D. Bennett, A. Zullo, S. Spinelli, M. Tomasi, Lucio Piccirillo, C. Scóccola, M. De Petris, A. Etchegoyen, Thibaut Louis, Marco Bersanelli, Sophie Henrot-Versille, Mario Zannoni, M.-A. Bigot-Sazy, M. González, A. Pelosi, S. Scully, P. Ringegni, G. Stankowiak, J.-Ch. Hamilton, L. Dumoulin, A. Tartari, D. Viganò, R. Charlassier, M. R. Hampel, G. de Gasperis, Bruce Rafael Mellado Garcia, Alessandro Coppolecchia, A. Fasciszewski, Zmuidzinas, Jonas, Murphy, J, Burke, D, Gamboa Lerena, M, Hamilton, J, Mousset, L, De Petris, M, O'Sullivan, C, Torchinsky, S, Ade, P, Alberro, J, Almela, A, Amico, G, Arnaldi, L, Auguste, D, Aumont, J, Azzoni, S, Banfi, S, Bélier, B, Battistelli, E, Baù, A, Bennett, D, Bergé, L, Bernard, J, Bersanelli, M, Bigot-Sazy, M, Bonaparte, J, Bonis, J, Bunn, E, Buzi, D, Cavaliere, F, Chanial, P, Chapron, C, Charlassier, R, Cobos Cerutti, A, Columbro, F, Coppolecchia, A, D'Alessandro, G, De Gasperis, G, De Leo, M, Dheilly, S, Duca, C, Dumoulin, L, Etchegoyen, A, Fasciszewski, A, Ferreyro, L, Fracchia, D, Franceschet, C, Ganga, K, García, B, García Redondo, M, Gaspard, M, Gayer, D, Gervasi, M, Giard, M, Gilles, V, Giraud-Heraud, Y, Grandsire, L, Gómez Berisso, M, González, M, Gradziel, M, Hampel, M, Harari, D, Henrot-Versillé, S, Incardona, F, Jules, E, Kaplan, J, Kristukat, C, Lamagna, L, Loucatos, S, Louis, T, Maffei, B, Marty, W, Mattei, A, May, A, Mcculloch, M, Mele, L, Melo, D, Mennella, A, Montier, L, Mundo, L, Nati, F, Olivieri, E, Oriol, C, Paiella, A, Pajot, F, Passerini, A, Pastoriza, H, Pelosi, A, Perbost, C, Perciballi, M, Pezzotta, F, Piacentini, F, Piccirillo, L, Pisano, G, Platino, M, Polenta, G, Prêle, D, Puddu, R, Rambaud, D, Rasztocky, E, Ringegni, P, Romero, G, Salum, J, Scóccola, C, Schillaci, A, Scully, S, Spinelli, S, Stankowiak, G, Stolpovskiy, M, Supanitsky, A, Tartari, A, Thermeau, J, Timbie, P, Tomasi, M, Tucker, G, Tucker, C, Viganò, D, Vittorio, N, Voisin, F, Wicek, F, Wright, M, Zannoni, M, Zullo, A, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Observatoire de Paris - Site de Paris (OP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie (IJCLab), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Orsay] (C2N), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), and Gao, Jian-Rong
Subjects: QUBIC, Instrumentation, interferometer, Cosmic microwave background, measurement methods, CDM, cosmic background radiation: polarization, 02 engineering and technology, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, CMB, 7. Clean energy, 01 natural sciences, Cosmology, law.invention, 010309 optics, FIS/05 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA, Optics, bolometer, B-mode polarisation, law, 0103 physical sciences, Cosmic Microwave Background, Calibration, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], measure: spectral, detector: design, data-analysis, Physics, instrumentation, calibration, TES, business.industry, Instrument Data, Bolometer, transition edge sensor, Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics, 021001 nanoscience & nanotechnology, sensitivity, Interferometry, B-mode, Transition edge sensor, 0210 nano-technology, business
Abstract: International audience; QUBIC (a Q and U Bolometric Interferometer for Cosmology) is a next generation cosmology experiment designed to detect the B-mode polarisation of the Cosmic Microwave Background (CMB). A B-mode detection is hard evidence of Inflation in the ΛCDM model. QUBIC aims to accomplish this by combining novel technologies to achieve the sensitivity required to detect the faint B-mode signal. QUBIC uses technologies such as a rotating half-wave plate, cryogenics, interferometric horns with self-calibration switches and transition edge sensor bolometers. A Technical Demonstrator (TD) is currently being calibrated in APC in Paris before observations in Argentina in 2021. As part of the calibration campaign, the spectral response of the TD is measured to test and validate QUBIC's spectro-imaging capability. This poster gives an overview of the methods used to measure the spectral response and a comparison of the instrument data with theoretical predictions and optical simulations.
Published: 2020

6. Extracting gene function from protein–protein interactions using Quantitative BAC InteraCtomics (QUBIC)

Author: Hubner, Nina C. and Mann, Matthias
Subjects: *PROTEIN-protein interactions, *BACTERIAL artificial chromosomes, *PROTEIN fractionation, *MASS spectrometry, *CELL lines, *CELL culture, *PROTEOMICS, *LIQUID chromatography
Abstract: Abstract: Large-scale proteomic screens are increasingly employed for placing genes into specific pathways. Therefore generic methods providing a physiological context for protein–protein interaction studies are of great interest. In recent years many protein–protein interactions have been determined by affinity purification followed by mass spectrometry (AP–MS). Among many different AP–MS approaches, the recently developed Quantitative BAC InteraCtomics (QUBIC) approach is particularly attractive as it uses tagged, full-length baits that are expressed under endogenous control. For QUBIC large cell line collections expressing tagged proteins from BAC transgenes or gene trap loci have been developed and are freely available. Here we describe detailed workflows on how to obtain specific protein binding partners with high confidence under physiological conditions. The methods are based on fast, streamlined and generic purification procedures followed by single run liquid chromatography–mass spectrometric analysis. Quantification is achieved either by the stable isotope labeling of amino acids in cell culture (SILAC) method or by a ‘label-free’ procedure. In either case data analysis is performed by using the freely available MaxQuant environment. The QUBIC approach enables biologists with access to high resolution mass spectrometry to perform small and large-scale protein interactome mappings. [Copyright &y& Elsevier]
Published: 2011
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7. Dezentralisierte Applikationen: Protokolle, Anwendungen, Vergleich

Author: Mindlberger, Lukas
Subjects: Blockchain, distributed ledger, Qubic, DLT, DAPP, Holochain, Hashgraph, dezentralisierte Anwendung, Dezentralisierung
Abstract: eingereicht von Lukas Mindlberger, BSc Universität Linz, Masterarbeit, 2019 (VLID)4590855
Published: 2019

8. Modos B de polarización en el fondo cósmico de radiación

Author: Gamboa Lerena, Martín Miguel and Scóccola, Claudia Graciela
Subjects: Ciencias Astronómicas, Fondo Cósmico de Radiación, QUBIC, Cosmología
Abstract: El Fondo Cósmico de Radiación (FCR) es la superficie observable más próxima al inicio del universo. Las observaciones del FCR a finales de la década del ‘60, y luego con los satélites COBE, WMAP y Planck, han permitido conocer y estudiar la evolución y composición del universo con gran precisión. ¿Cómo se forma el FCR? Luego del Big Bang el universo se expande, al principio en forma acelerada (etapa llamada Inflación), y a medida que se expande la temperatura del plasma desciende. En este proceso comienzan a formarse primero las partículas fundamentales y 380.000 años luego del Big Bang se forma el átomo más ligero del universo, el Hidrógeno. Es en ese último proceso en donde la materia se separa de la radiación, los fotones comienzan a viajar libremente por el universo y el mismo se hace observable: se forma el FCR. El FCR se puede modelar en forma casi perfecta como un cuerpo negro con una temperatura media de 2.725 K. Posee fluctuaciones a esa temperatura media de una parte en cien mil. Un campo de radiación además de caracterizarse por la intensidad (temperatura) se lo hace también por la polarización. Utilizando una descomposición en armónicos esféricos es posible definir los modos E y B de polarización. El modelo teórico junto con las observaciones han permitido estimar los valores de los parámetros cosmológicos del modelo estándar, a este modelo se lo conoce como Î›CDM: con constante cosmológica (Î›) y materia oscura fría (CDM, por sus siglas en inglés) y posee 6 parámetros: densidad bariónica, densidad de materia oscura, el tamaño del universo en la época de desacople entre la radiación y la materia, la profundidad óptica de la época de re-ionización del universo y dos parámetros más asociados al modelo inflacionario. El modelo estándar del universo también predice la generación de ondas gravitacionales primordiales producidas en el período denominado "inflación". Estas ondas gravitacionales primordiales podrían medirse en el FCR, a partir de los modos B de polarización. QUBIC (QU Bolometric Interferometric for Cosmology) es un instrumento próximo a instalarse en las cercanías de San Antonio de los Cobres, Salta. El objetivo principal de este instrumento es la detección de los modos B de polarización del FCR. Las anisotropías en la temperatura del FCR fueron estudiadas por tres satélites (COBE, WMAP y Planck), y varios experimentos en tierra. Además, el FCR presenta cierto grado de polarización lineal. Los modos E de polarización han sido determinados con el satélite Planck. Los modos B primordiales son consecuencia de las perturbaciones tensoriales de la métrica y dejan una huella particular sobre el FCR. La detección de estos modos B, según el modelo Î›CDM, confirmaría la presencia de ondas gravitatorias primordiales en la época inflacionaria del Universo. Con la tecnología de QUBIC (interferometría combinado con bolometría) sería posible medir los modos B de polarización del FCR y así poder observar nuestro universo apenas unas millonésimas de segundo después del Big Bang, Universidad Nacional de La Plata
Published: 2019

9. Simulations and performance of the QUBIC optical beam combiner

Author: Emory F. Bunn, M.-A. Bigot-Sazy, Y. Giraud-Héraud, A. Zullo, Alessandro Buzzelli, M. Gómez Berisso, M. Giard, F. Voisin, J. Aumont, L. Mele, N. Bleurvacq, L. Dumoulin, L. Grandsire, Nicola Vittorio, Giuseppe D'Alessandro, P. Ringegni, F. Piacentini, Peter T. Timbie, P. Chanial, D. Viganò, M. C. Medina, Alessandro Schillaci, Créidhe O'Sullivan, Laurent Bergé, G. Polenta, Gabriele Coppi, Steve Torchinsky, P. Battaglia, L. Montier, X. Garrido, J.-P. Thermeau, Massimo Gervasi, V. Truongcanh, Rocco D'Agostino, M. Gaspard, R. Puddu, J. Bonaparte, Luca Lamagna, S. Spinelli, C. Chapron, G. de Gasperis, Victor Haynes, A. Etchegoyen, S. Loucatos, Gregory S. Tucker, L. M. Mundo, Marco Bersanelli, A. Lowitz, G. Bordier, E. Guerrard, Mario Zannoni, A. Pelosi, G. Amico, Vladimir V. Luković, D. Buzi, E. Olivieri, R. Luterstein, S. Scully, D. Prêle, H. Pastoriza, A. Mattei, J. Kaplan, F. Columbro, A. Gault, A. Passerini, F. Pajot, D. Harari, Silvia Masi, A. Di Donato, B. Watson, M. Stolpovskiy, Gustavo E. Romero, E. Bréelle, R. Charlassier, J. Bonis, Elia S. Battistelli, D. Gayer, M. De Leo, A. Tartari, Peter A. R. Ade, J. D. Murphy, B. Bélier, S. Banfi, Alessandro Paiella, P. de Bernardis, S. Vanneste, Andrew May, M. De Petris, G. Barbarán, Giampaolo Pisano, Francesco Cavaliere, Cristian Franceschet, D. T. Hoang, Matthieu Tristram, D. Burke, F. Incardona, F. Suarez, J. A. Murphy, C. Kristukat, Marcin Gradziel, F. Couchot, Bruce Rafael Mellado Garcia, A. Mennella, Alessandro Coppolecchia, M. M. Gamboa Lerena, Andrei Korotkov, A. Fasciszewski, D. Bennett, Damien Rambaud, M. González, Bruno Maffei, F. Wicek, Mark McCulloch, S. Marnieros, O. Perdereau, Maria Salatino, D. Auguste, J.-Ch. Hamilton, C. Perbost, C. Scóccola, Carole Tucker, Federico Pezzotta, M. Piat, E. Jules, Lucio Piccirillo, Thibaut Louis, Sophie Henrot-Versille, Simon J. Melhuish, A. Baù, J.-Ph. Bernard, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Orsay] (C2N), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Zmuidzinas, Jonas, Gao, Jian-Rong, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Zmuidzinas, J, Gao, JR, Zullo, A, Wicek, F, Watson, B, Voisin, F, Vittorio, N, Viganò, D, Vanneste, S, Tucker, G, Tucker, C, Truongcanh, V, Tristram, M, Torchinsky, S, Timbie, P, Thermeau, J, Tartari, A, Suarez, F, Stolpovskiy, M, Spinelli, S, Scóccola, C, Schillaci, A, Salatino, M, Romero, G, Ringegni, P, Rambaud, D, Puddu, R, Prêle, D, Polenta, G, Pisano, G, Piccirillo, L, Piat, M, Piacentini, F, Pezzotta, F, Perdereau, O, Perbost, C, Pelosi, A, Pastoriza, H, Passerini, A, Pajot, F, Paiella, A, Olivieri, E, Murphy, J, Mundo, L, Montier, L, Melhuish, S, Medina, M, Mele, L, Mcculloch, M, May, A, Mattei, A, Masi, S, Marnieros, S, Maffei, B, Luterstein, R, Lukovic, V, Lowitz, A, Louis, T, Loucatos, S, Lamagna, L, Kristukat, C, Korotkov, A, Kaplan, J, Jules, E, Incardona, F, Hoang, D, Henrot-Versillé, S, Haynes, V, Harari, D, Grandsire, L, Gradziel, M, González, M, Gómez Berisso, M, Giraud-Héraud, Y, Giard, M, Gervasi, M, Gault, A, Gaspard, M, Garrido, X, García, B, Gamboa Lerena, M, Franceschet, C, Fasciszewski, A, Etchegoyen, A, Dumoulin, L, Di Donato, A, de Gasperis, G, de Bernardis, P, D’Alessandro, G, D'Agostino, R, Couchot, F, Coppolecchia, A, Coppi, G, Columbro, F, Charlassier, R, Chapron, C, Chanial, P, Cavaliere, F, Buzzelli, A, Buzi, D, Bunn, E, Bréelle, E, Bordier, G, Bonis, J, Bonaparte, J, Bleurvacq, N, Bigot-Sazy, M, Bersanelli, M, Bernard, J, Bergé, L, Bennett, D, Bélier, B, Baù, A, Battistelli, E, Battaglia, P, Barbarán, G, Banfi, S, Aumont, J, Auguste, D, Amico, G, Ade, P, Hamilton, J, Zannoni, M, Mennella, A, De Leo, M, De Petris, M, Scully, S, Guerrard, E, Gayer, D, Burke, D, and O'Sullivan, C
Subjects: cosmological model, higher-order, QUBIC, Cosmic microwave background, CMB, Interference (wave propagation), 01 natural sciences, 7. Clean energy, Cosmology, B-mode: primordial, law.invention, law, B-modes, Anisotropy, 010303 astronomy & astrophysics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Physics, Applied Mathematics, Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics, Computer Science Applications1707 Computer Vision and Pattern Recognition, bolometric interferometry, Condensed Matter Physics, Physical optics, physical optics, Interferometry, Horn antenna, detector: performance, polarization: anisotropy, Astrophysics::High Energy Astrophysical Phenomena, interferometer, interference, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, model: optical, programming, 010309 optics, FIS/05 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA, Optics, 0103 physical sciences, Electronic, Optical and Magnetic Materials, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], Electrical and Electronic Engineering, Astrophysics::Galaxy Astrophysics, Millimeter, Submillimeter, Far-Infrared, Detectors, Instrumentation, Cosmic Microwave Background, Polarization, business.industry, Bolometer, gravitational radiation: primordial, optics, detector: sensitivity, business, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], Electronic, Optical and Magnetic Materials, cosmic background radiation: anisotropy
Abstract: QUBIC, the Q & U Bolometric Interferometer for Cosmology, is a novel ground-based instrument that aims to measure the extremely faint B-mode polarisation anisotropy of the cosmic microwave background at intermediate angular scales (multipoles of = 30 − 200). Primordial B-modes are a key prediction of Inflation as they can only be produced by gravitational waves in the very early universe. To achieve this goal, QUBIC will use bolometric interferometry, a technique that combines the sensitivity of an imager with the immunity to systematic effects of an interferometer. It will directly observe the sky through an array of back-to-back entry horns whose beams will be superimposed using a cooled quasioptical beam combiner. Images of the resulting interference fringes will be formed on two focal planes, each tiled with transition-edge sensors, cooled down to 320 mK. A dichroic filter placed between the optical combiner and the focal planes will select two frequency bands (centred at 150 GHz and 220 GHz), one frequency per focal plane. Polarization modulation will be achieved using a cold stepped half-wave plate (HWP) and polariser in front of the sky-facing horns. The full QUBIC instrument is described elsewhere1,2,3,4; in this paper we will concentrate in particular on simulations of the optical combiner (an off-axis Gregorian imager) and the feedhorn array. We model the optical performance of both the QUBIC full module and a scaled-down technological demonstrator which will be used to validate the full instrument design. Optical modelling is carried out using full vector physical optics with a combination of commercial and in-house software. In the high-frequency channel we must be careful to consider the higher-order modes that can be transmitted by the horn array. The instrument window function is used as a measure of performance and we investigate the effect of, for example, alignment and manufacturing tolerances, truncation by optical components and off-axis aberrations. We also report on laboratory tests carried on the QUBIC technological demonstrator in advance of deployment to the observing site in Argentina.
Published: 2018

10. QUBIC: the Q and U bolometric interferometer for cosmology

Author: Y. Giraud-Héraud, E. Bréelle, P. A. R. Ade, A. Zullo, P. Ringegni, A. Mennella, M. M. Gamboa Lerena, D. Bennett, M. González, Emory F. Bunn, Francesco Cavaliere, R. Puddu, M. De Leo, L. Montier, M. Stolpovskiy, M. Gómez Berisso, M. Giard, C. Perbost, L. Grandsire, Peter T. Timbie, Cristian Franceschet, Matthieu Tristram, Gustavo E. Romero, E. Jules, Simon J. Melhuish, S. Spinelli, A. Baù, G. de Gasperis, J.-Ph. Bernard, G. Bordier, G. Polenta, M. De Petris, P. de Bernardis, A. Lowitz, Nicola Vittorio, E. Guerrard, P. Battaglia, M. Piat, Rocco D'Agostino, O. Perdereau, Lucio Piccirillo, Vladimir V. Luković, Bruce Rafael Mellado Garcia, F. Piacentini, J. Aumont, Massimo Gervasi, D. Prêle, Thibaut Louis, Alessandro Coppolecchia, Sophie Henrot-Versille, S. Loucatos, R. Charlassier, L. M. Mundo, L. Dumoulin, J. Kaplan, P. Chanial, J. D. Murphy, A. Fasciszewski, J. Bonaparte, C. Kristukat, S. Vanneste, Alessandro Paiella, Gabriele Coppi, Silvia Masi, A. Di Donato, Federico Pezzotta, L. Mele, B. Bélier, Steve Torchinsky, D. Viganò, Maria Salatino, D. Auguste, E. Olivieri, A. Mattei, J.-Ch. Hamilton, H. Pastoriza, D. Harari, F. Columbro, G. Amico, M.-A. Bigot-Sazy, A. Passerini, D. Buzi, C. Scóccola, Carole Tucker, G. Barbarán, C. Chapron, N. Bleurvacq, J. Bonis, F. Couchot, Andrei Korotkov, R. Luterstein, A. Tartari, V. Truongcanh, M. Gaspard, F. Voisin, F. Incardona, Damien Rambaud, A. Etchegoyen, B. Watson, Giampaolo Pisano, Marco Bersanelli, Bruno Maffei, Alessandro Schillaci, F. Wicek, Mario Zannoni, A. Pelosi, F. Suarez, A. Gault, Mark McCulloch, S. Marnieros, S. Scully, Créidhe O'Sullivan, Laurent Bergé, S. Banfi, D. Burke, J. A. Murphy, D. T. Hoang, Marcin Gradziel, Alessandro Buzzelli, J.-P. Thermeau, Victor Haynes, X. Garrido, Gregory S. Tucker, Giuseppe D'Alessandro, M. C. Medina, F. Pajot, Elia S. Battistelli, Luca Lamagna, D. Gayer, Andrew May, Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Orsay] (C2N), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Zmuidzinas J.,Gao J.-R., Ade, P, Zullo, A, Zannoni, M, Wicek, F, Watson, B, Voisin, F, Vittorio, N, Viganò, D, Vanneste, S, Tucker, G, Tucker, C, Truongcanh, V, Tristram, M, Torchinsky, S, Timbie, P, Thermeau, J, Tartari, A, Suarez, F, Stolpovskiy, M, Spinelli, S, Scully, S, Scóccola, C, Schillaci, A, Salatino, M, Romero, G, Ringegni, P, Rambaud, D, Puddu, R, Prêle, D, Polenta, G, Pisano, G, Piccirillo, L, Piat, M, Piacentini, F, Pezzotta, F, Perdereau, O, Perbost, C, Pelosi, A, Pastoriza, H, Passerini, A, Pajot, F, Paiella, A, Olivieri, E, Murphy, J, Mundo, L, Montier, L, Mennella, A, Melhuish, S, Mele, L, Medina, M, Mcculloch, M, May, A, Mattei, A, Masi, S, Marnieros, S, Maffei, B, Luterstein, R, Lukovic, V, Lowitz, A, Louis, T, Loucatos, S, Lamagna, L, Bennett, D, Kristukat, C, Korotkov, A, Kaplan, J, Jules, E, Incardona, F, Hoang, D, Harari, D, Hamilton, J, Guerrard, E, Grandsire, L, Gradziel, M, González, M, Gómez Berisso, M, Giraud-Héraud, Y, Giard, M, Gervasi, M, Gayer, D, Gault, A, Gaspard, M, Garrido, X, García, B, Gamboa Lerena, M, Franceschet, C, Fasciszewski, A, Etchegoyen, A, Henrot-Versillé, S, Haynes, V, Dumoulin, L, Di Donato, A, De Petris, M, De Leo, M, de Gasperis, G, de Bernardis, P, D’Alessandro, G, D'Agostino, R, Couchot, F, Coppolecchia, A, Coppi, G, Columbro, F, Charlassier, R, Chapron, C, Chanial, P, Cavaliere, F, Buzzelli, A, Buzi, D, Burke, D, Bunn, E, Bréelle, E, Bordier, G, Bonis, J, Bonaparte, J, Bleurvacq, N, Bigot-Sazy, M, Bersanelli, M, Bernard, J, Bergé, L, Bélier, B, Baù, A, Battistelli, E, Battaglia, P, Barbarán, G, Banfi, S, Aumont, J, Auguste, D, Amico, G, O'Sullivan, C, Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Zmuidzinas, Jonas, Gao, Jian-Rong, Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Subjects: B-modes, bolometric interferometry, CMB, QUBIC, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Condensed Matter Physics, Computer Science Applications1707 Computer Vision and Pattern Recognition, Applied Mathematics, Electrical and Electronic Engineering, cosmic microwave background, Cosmic microwave background, Interference (wave propagation), 01 natural sciences, 7. Clean energy, law.invention, 010309 optics, FIS/05 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA, Optics, law, 0103 physical sciences, Electronic, Optical and Magnetic Materials, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], 010303 astronomy & astrophysics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Millimeter, Submillimeter, Far-Infrared, Detectors, Instrumentation, Cosmic Microwave Background, Polarization, Physics, millimetre-wave, Gravitational wave, business.industry, Detector, Bolometer, Polarizer, interferometry, Interferometry, Dichroic filter, business, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]
Abstract: QUBIC, the Q & U Bolometric Interferometer for Cosmology, is a novel ground-based instrument that has been designed to measure the extremely faint B-mode polarisation anisotropy of the cosmic microwave background at intermediate angular scales (multipoles of 𝑙 = 30 − 200). Primordial B-modes are a key prediction of Inflation as they can only be produced by gravitational waves in the very early universe. To achieve this goal, QUBIC will use bolometric interferometry, a technique that combines the sensitivity of an imager with the systematic error control of an interferometer. It will directly observe the sky through an array of 400 back-to-back entry horns whose signals will be superimposed using a quasi-optical beam combiner. The resulting interference fringes will be imaged at 150 and 220 GHz on two focal planes, each tiled with NbSi Transition Edge Sensors, cooled to 320 mK and read out with time-domain multiplexing. A dichroic filter placed between the optical combiner and the focal planes will select the two frequency bands. A very large receiver cryostat will cool the optical and detector stages to 40 K, 4 K, 1 K and 320 mK using two pulse tube coolers, a novel 4He sorption cooler and a double-stage 3He/4He sorption cooler. Polarisation modulation and selection will be achieved using a cold stepped half-wave plate (HWP) and polariser, respectively, in front of the sky-facing horns. A key feature of QUBIC’s ability to control systematic effects is its ‘self-calibration’ mode where fringe patterns from individual equivalent baselines can be compared. When observing, however, all the horns will be open simultaneously and we will recover a synthetic image of the sky in the I, Q and U Stokes’ parameters. The synthesised beam pattern has a central peak of approximately 0.5 degrees in width, with secondary peaks further out that are damped by the 13-degree primary beam of the horns. This is Module 1 of QUBIC which will be installed in Argentina, near the city of San Antonio de los Cobres, at the Alto Chorrillos site (4869 m a.s.l.), Salta Province. Simulations have shown that this first module could constrain the tensor-to-scalar ratio down to σ(r) = 0.01 after a two-year survey. We aim to add further modules in the future to increase the angular sensitivity and resolution of the instrument. The QUBIC project is proceeding through a sequence of steps. After an initial successful characterisation of the detection chain, a technological demonstrator is being assembled to validate the full instrument design and to test it electrically, thermally and optically. The technical demonstrator is a scaled-down version of Module 1 in terms of the number of detectors, input horns and pulse tubes and a reduction in the diameter of the combiner mirrors and filters, but is otherwise similar. The demonstrator will be upgraded to the full module in 2019. In this paper we give an overview of the QUBIC project and instrument.
Published: 2018

11. Thermal architecture for the QUBIC cryogenic receiver

Author: R. Charlassier, G. de Gasperis, J. Kaplan, M. Piat, X. Garrido, J. Bonaparte, M.-A. Bigot-Sazy, B. Bélier, P. Battaglia, F. Piacentini, Alessandro Buzzelli, D. Burke, N. Bleurvacq, Andrei Korotkov, R. Puddu, F. Voisin, C. Perbost, E. Guerrard, J. A. Murphy, S. Loucatos, S. Spinelli, S. Vanneste, Damien Rambaud, Peter A. R. Ade, Gustavo E. Romero, P. Chanial, Peter T. Timbie, G. Polenta, A. Lowitz, Vladimir V. Luković, Andrew May, J.-Ch. Hamilton, B. Watson, Bruno Maffei, F. Wicek, Bruce Rafael Mellado Garcia, P. de Bernardis, F. Couchot, A. Gault, E. Olivieri, H. Pastoriza, D. Harari, L. Dumoulin, J.-Ph. Bernard, M. Stolpovskiy, Alessandro Coppolecchia, Mark McCulloch, S. Marnieros, A. Mennella, F. Incardona, G. Barbarán, Francesco Cavaliere, M. M. Gamboa Lerena, D. Viganò, F. Suarez, S. Banfi, E. Bréelle, A. Fasciszewski, G. Bordier, L. M. Mundo, D. Bennett, Y. Giraud-Héraud, Federico Pezzotta, A. Passerini, M. González, J. Bonis, J. Aumont, J.-P. Thermeau, Alessandro Schillaci, A. Tartari, A. Mattei, M. Gómez Berisso, E. Jules, L. Mele, M. Giard, L. Grandsire, Gabriele Coppi, Steve Torchinsky, F. Columbro, O. Perdereau, P. Ringegni, Simon J. Melhuish, Massimo Gervasi, A. Baù, Nicola Vittorio, Rocco D'Agostino, M. De Leo, Lucio Piccirillo, Thibaut Louis, D. Prêle, Sophie Henrot-Versille, Maria Salatino, D. Auguste, M. De Petris, R. Luterstein, C. Scóccola, Carole Tucker, Silvia Masi, A. Di Donato, Giampaolo Pisano, G. Amico, Cristian Franceschet, Matthieu Tristram, D. Buzi, Emory F. Bunn, Créidhe O'Sullivan, Laurent Bergé, V. Truongcanh, M. Gaspard, A. Etchegoyen, Marco Bersanelli, Mario Zannoni, A. Pelosi, S. Scully, J. D. Murphy, Alessandro Paiella, C. Kristukat, A. Zullo, Gregory S. Tucker, F. Pajot, Elia S. Battistelli, D. Gayer, Giuseppe D'Alessandro, M. C. Medina, C. Chapron, D. T. Hoang, Marcin Gradziel, Luca Lamagna, Victor Haynes, L. Montier, Zmuidzinas, Jonas, Gao, Jian-Rong, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Orsay] (C2N), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Zmuidzinas, J, Gao, JR, Tristram, M, Passerini, A, Franceschet, C, Scully, S, Ade, P, Zullo, A, Zannoni, M, Wicek, F, Watson, B, Voisin, F, Vittorio, N, Viganò, D, Vanneste, S, Tucker, G, Tucker, C, Truongcanh, V, Torchinsky, S, Timbie, P, Tartari, A, Suarez, F, Stolpovskiy, M, Spinelli, S, Scóccola, C, Salatino, M, Romero, G, Ringegni, P, Rambaud, D, Puddu, R, Prêle, D, Polenta, G, Pisano, G, Piacentini, F, Pezzotta, F, Perdereau, O, Perbost, C, Pelosi, A, Pastoriza, H, Pajot, F, Paiella, A, Olivieri, E, O'Sullivan, C, Murphy, J, Mundo, L, Montier, L, Mennella, A, Mele, L, Medina, M, Mcculloch, M, Mattei, A, Marnieros, S, Maffei, B, Luterstein, R, Lukovic, V, Lowitz, A, Louis, T, Loucatos, S, Lamagna, L, Kristukat, C, Korotkov, A, Kaplan, J, Jules, E, Incardona, F, Hoang, D, Henrot-Versillé, S, Haynes, V, Harari, D, Hamilton, J, Guerrard, E, Grandsire, L, Gradziel, M, González, M, Gómez Berisso, M, Giraud-Héraud, Y, Giard, M, Gervasi, M, Gayer, D, Gault, A, Gaspard, M, Garrido, X, García, B, Gamboa Lerena, M, Fasciszewski, A, Etchegoyen, A, Dumoulin, L, Di Donato, A, De Petris, M, De Leo, M, de Gasperis, G, D'Agostino, R, Couchot, F, Coppolecchia, A, Bennett, D, Burke, D, Columbro, F, Charlassier, R, Chanial, P, Cavaliere, F, Buzzelli, A, Buzi, D, Bunn, E, Bréelle, E, Bordier, G, Bonis, J, Bonaparte, J, Bleurvacq, N, Bigot-Sazy, M, Bersanelli, M, Bernard, J, Bergé, L, Bélier, B, Baù, A, Battistelli, E, Battaglia, P, Barbarán, G, Banfi, S, Aumont, J, Auguste, D, Amico, G, Thermeau, J, Schillaci, A, Piccirillo, L, Piat, M, Melhuish, S, Masi, S, de Bernardis, P, D'Alessandro, G, Coppi, G, Chapron, C, May, A, Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Cryostat, Physics - Instrumentation and Detectors, Cryogenics, Bolometric interferometry, QUBIC, interferometer, Cosmic microwave background, bolometric interferometry, cryogenics, experimental cosmology, heat switch, sorption cooler, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Condensed Matter Physics, Computer Science Applications1707 Computer Vision and Pattern Recognition, Applied Mathematics, Electrical and Electronic Engineering, FOS: Physical sciences, cosmic background radiation: polarization, 7. Clean energy, 01 natural sciences, law.invention, FIS/05 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA, Optics, bolometer, law, 0103 physical sciences, Thermal, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], Sorption cooler, 010306 general physics, 010303 astronomy & astrophysics, Instrumentation and Methods for Astrophysics (astro-ph.IM), Physics, Heat switch, business.industry, Bolometer, Detector, Instrumentation and Detectors (physics.ins-det), Polarization (waves), Experimental cosmology, Interferometry, cryogenics: design, B-mode, Millimeter, Submillimeter, Far-Infrared, Detectors, Instrumentation, Cryogenics, Cosmic Microwave Background, business, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics
Abstract: International audience; QUBIC, the QU Bolometric Interferometer for Cosmology, is a novel forthcoming instrument to measure the B-mode polarization anisotropy of the Cosmic Microwave Background. The detection of the B-mode signal will be extremely challenging; QUBIC has been designed to address this with a novel approach, namely bolometric interferometry. The receiver cryostat is exceptionally large and cools complex optical and detector stages to 40 K, 4 K, 1 K and 350 mK using two pulse tube coolers, a novel 4He sorption cooler and a double-stage 3He/4He sorption cooler. We discuss the thermal and mechanical design of the cryostat, modelling and thermal analysis, and laboratory cryogenic testing.
Published: 2018

12. TES-arrays for the detection of CMB B-mode polarisation : application to the QUBIC experiment

Author: Perbost, Camille, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Sorbonne Paris Cité, Michel Piat, Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, and PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Subjects: TES (Transition Edge Sensor), QUBIC, Modes B, B-modes, CMB (Cosmic microwave background), [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]
Abstract: The cosmic microwave background (CMB) is the very first light of the Uni- verse and thus constitutes the oldest picture of its initial state. These photons carry valuable information constraining both the energy content and the history of the Universe. CMB observations allow us to reconstruct what occurred before the CMB anisotropies were imprinted. The most promising theoretical models all postulate an epoch of exponential expansion known as inflation just after the Big Bang. One of the major challenges of observational cosmology is hence to confirm or falsify inflation as well as to discover how inflation was realized in a particular model by searching for its imprint on the CMB polarization B-mode. This signal is however expected to be extremely weak and its detection requires a very sensitive experiment. This thesis reports on contributions to the technology development for the innovative QUBIC instrument, focusing on the perfection of an array of several hundreds of supercon- ducting bolometric detectors. A method was defined to design the detector array through tuning the relevant parameters to best meet our requirements. Then a 256- detector prototype array was fully manufactured and characterized. The preliminary characterization gave promising results for the forthcoming implementation of the QUBIC focal plane.; Le fond diffus cosmologique (CMB) est la première lumière libérée par l’Univers.À ce titre, elle constitue la photographie la plus ancienne à laquelle nous ayons accès.Ces photons recèlent des trésors d’informations capables de nous renseigner tant sur le contenu énergétique de l’Univers que sur son histoire. En retraçant son évolution jusqu’aujourd’hui, on est capable d’établir des scénarios quant à la période qui a précédé l’émission du CMB, inaccessible aux observations. Plus particulièrement,la plupart des modèles s’accordent à dire que l’Univers aurait connu juste après le Big Bang une période d’expansion exponentielle qualifiée d’inflation. L’un des défis majeurs de la cosmologie consiste à confirmer et contraindre ces modèles en cherchant sur le CMB les empreintes théoriques laissées par l’inflation : un motif de polarisation qualifié de mode B. Cependant, ce signal est attendu à un niveau très faible, sa détection requiert donc la mise en place d’instruments extrêmement sensibles. Cette thèse s’inscrit dans l’effort technologique mené au sein du projet QUBIC pour cette quête. Dans cette optique on s’est intéressé aux détecteurs, des matrices de plusieurs centaines de bolomètres supraconducteurs. Dans un premier temps, on a défini une méthode permettant de dimensionner les détecteurs et la matrice pour répondre au mieux à nos attentes à travers l’ajustement de paramètres pertinents. Puis on a mené pour la première fois dans la collaboration toute la réalisation d’une matrice de 256détecteurs sur laquelle on a par la suite effectué et exposé des tests préliminaires prometteurs pour la future implémentation du plan focal de QUBIC.
Published: 2016

13. Optical design and modelling of the QUBIC instrument, a next-generation quasi-optical bolometric interferometer for cosmology

Author: A. Ghribi, L. Montier, D. Cammileri, D. Burke, L. Grandsire, J. Brossard, Peter T. Timbie, J. A. Murphy, Créidhe O'Sullivan, Giampaolo Pisano, N. Bleurvacq, J. C. Hamilton, P. Battaglia, J. Kaplan, Emory F. Bunn, G. Bordier, Marco Bersanelli, Alessandro Schillaci, Mario Zannoni, M. Giard, J.-Ph. Bernard, S. Scully, B. Bélier, J. Lande, O. Rigaut, T. Decourcelle, Giuseppe D'Alessandro, M.-A. Bigot-Sazy, A. Mennella, D. Buzi, A. Gault, Cristian Franceschet, M. Piat, O. Perdereau, D. Prêle, D. Bennet, Victor Haynes, L. Dumoulin, S. Banfi, J. Martino, F. Voisin, Lucio Piccirillo, D. Viganò, Sophie Henrot-Versille, M. W. Ng, Y. Giraud-Héraud, Massimo Gervasi, Andrei Korotkov, Marcin Gradziel, F. Piacentini, Maria Salatino, P. Chanial, Damien Rambaud, Jonathan Aumont, Simon J. Melhuish, A. Baù, N. Holtzer, M. De Petris, Mark McCulloch, M. Stolpovskiy, F. Del Torto, S. Marnieros, Bruno Maffei, P. de Bernardis, F. Pajot, Elia S. Battistelli, D. Gayer, Francesco Cavaliere, Gregory S. Tucker, L. Bergé, Alessandro Coppolecchia, A. Lowitz, M. Tristram, C. Perbost, B. Watson, R. Puddu, F. Couchot, D. Néel, A. Passerini, A. Tartari, C. Chapron, Silvia Masi, Holland, WS, Scully, S, Burke, D, O'Sullivan, C, Gayer, D, Gradziel, M, Murphy, J, De Petris, M, Buzi, D, Zannoni, M, Mennella, A, Gervasi, M, Tartari, A, Maffei, B, Aumont, J, Banfi, S, Battaglia, P, Battistelli, E, Bau', A, Bélier, B, Bennet, D, Bergé, L, Bernard, J, Bersanelli, M, Bigot Sazy, M, Bleurvacq, N, Bordier, G, Brossard, J, Bunn, E, Cammileri, D, Cavaliere, F, Chanial, P, Chapron, C, Coppolecchia, A, Couchot, F, D'Alessandro, G, De Bernardis, P, Decourcelle, T, Del Torto, F, Dumoulin, L, Franceschet, C, Gault, A, Ghribi, A, Giard, M, Giraud Héraud, Y, Grandsire, L, Hamilton, J, Haynes, V, Henrot Versillé, S, Holtzer, N, Kaplan, J, Korotkov, A, Lande, J, Lowitz, A, Marnieros, S, Martino, J, Masi, S, Mcculloch, M, Melhuish, S, Montier, L, Néel, D, Ng, M, Pajot, F, Passerini, A, Perbost, C, Perdereau, O, Piacentini, F, Piat, M, Piccirillo, L, Pisano, G, Prêle, D, Puddu, R, Rambaud, D, Rigaut, O, Salatino, M, Schillaci, A, Stolpovskiy, M, Timbie, P, Tristram, M, Tucker, G, Viganò, D, Voisin, F, and Watson, B
Subjects: Bolometric interferometry, QUBIC, Aperture, Cosmic microwave background, Condensed Matter Physic, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, CMB, 01 natural sciences, Cosmology, law.invention, 010309 optics, Telescope, FIS/05 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA, symbols.namesake, Optics, law, 0103 physical sciences, Astronomical interferometer, Stokes parameters, Electrical and Electronic Engineering, Planck, 010303 astronomy & astrophysics, Physics, business.industry, Electronic, Optical and Magnetic Material, Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics, B-modes, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Condensed Matter Physics, Computer Science Applications1707 Computer Vision and Pattern Recognition, Applied Mathematics, Applied Mathematic, Interferometry, FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE, B-mode, symbols, business
Abstract: Big Bang cosmologies predict that the cosmic microwave background (CMB) contains faint temperature and polarisation anisotropies imprinted in the early universe. ESA's PLANCK satellite has already measured the temperature anisotropies1 in exquisite detail; the next ambitious step is to map the primordial polarisation signatures which are several orders of magnitude lower. Polarisation E-modes have been measured2 but the even-fainter primordial B-modes have so far eluded detection. Their magnitude is unknown but it is clear that a sensitive telescope with exceptional control over systematic errors will be required. QUBIC3 is a ground-based European experiment that aims to exploit the novel concept of bolometric interferometry in order to measure B-mode polarisation anisotropies in the CMB. Beams from an aperture array of corrugated horns will be combined to form a synthesised image of the sky Stokes parameters on two focal planes: one at 150 GHz the other at 220 GHz. In this paper we describe recent optical modelling of the QUBIC beam combiner, concentrating on modelling the instrument point-spread-function and its operation in the 220-GHz band. We show the effects of optical aberrations and truncation as successive components are added to the beam path. In the case of QUBIC, the aberrations introduced by off-axis mirrors are the dominant contributor. As the frequency of operation is increased, the aperture horns allow up to five hybrid modes to propagate and we illustrate how the beam pattern changes across the 25% bandwidth. Finally we describe modifications to the QUBIC optical design to be used in a technical demonstrator, currently being manufactured for testing in 2016.
Published: 2016

14. Optical design and modelling of the QUBIC instrument, a next-generation quasi-optical bolometric interferometer for cosmology

Abstract: Big Bang cosmologies predict that the cosmic microwave background (CMB) contains faint temperature and polarisation anisotropies imprinted in the early universe. ESA's PLANCK satellite has already measured the temperature anisotropies1 in exquisite detail; the next ambitious step is to map the primordial polarisation signatures which are several orders of magnitude lower. Polarisation E-modes have been measured2 but the even-fainter primordial B-modes have so far eluded detection. Their magnitude is unknown but it is clear that a sensitive telescope with exceptional control over systematic errors will be required. QUBIC3 is a ground-based European experiment that aims to exploit the novel concept of bolometric interferometry in order to measure B-mode polarisation anisotropies in the CMB. Beams from an aperture array of corrugated horns will be combined to form a synthesised image of the sky Stokes parameters on two focal planes: one at 150 GHz the other at 220 GHz. In this paper we describe recent optical modelling of the QUBIC beam combiner, concentrating on modelling the instrument point-spread-function and its operation in the 220-GHz band. We show the effects of optical aberrations and truncation as successive components are added to the beam path. In the case of QUBIC, the aberrations introduced by off-axis mirrors are the dominant contributor. As the frequency of operation is increased, the aperture horns allow up to five hybrid modes to propagate and we illustrate how the beam pattern changes across the 25% bandwidth. Finally we describe modifications to the QUBIC optical design to be used in a technical demonstrator, currently being manufactured for testing in 2016.
Published: 2016

15. Nouveaux concepts pour les matrices de bolomètres destinées à l’exploration de l’Univers dans le domaine millimétrique

Author: Rigaut, Olivier, Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris Sud - Paris XI, and Stefanos Marnieros
Subjects: Absorber of radiation, Ondes gravitationnelles, Modes B de polarisation, [PHYS.ASTR.IM]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Instrumentation and Methods for Astrophysic [astro-ph.IM], QUBIC, Longueur d’onde millimétrique, Bolomètres, Fond Diffus Cosmologique (CMB), Big-Bang, Anisotropie de polarisation, NbSi (alliage), Bolometers, Absorbeur de rayonnement, Gravitational waves, Cosmic Microwave Background (CMB), NbSi (alloy), Dôme C, Transition edge sensor (TES), B-mode polarization, Chaleur spécifique, Specific heat, TES, Millimeter-length wavelengths, Polarization anisotropy, Dome C
Abstract: Since its discovery in 1964, the study of the Cosmic Microwave Background (CMB) in the field as of millimetre-length wavelengths became a major stake of experimental research in the field of cosmology. In particular, its anisotropies in temperature, measured for the first time by satellite COBE then more finely by the experiment WMAP and the PLANCK satellite. The predicted existence of anisotropies of polarization of the Cosmic Microwave Background is currently been part of the privileged field of experimentation of the study of the CMB. Indeed, the proof of exists modes B of polarization, single signature of the paramount gravitational waves, currently is the object of an intensive experimental research by the means in particular of the instrument BICEP2 which would have detected its signature in 2014 in values of the tensor report on scalar R = 0.2. Project QUBIC makes party of these experiments intended to reveal the modes B of polarization thanks to its instrument based on the technique of the interferometers and the development of bolometers array, asking for a thorough field of investigation including, amongst other things, the solid state physics, the physics of the low temperatures and cosmology. The thesis presented here is within this framework, with for objective making of a bolometers array whose performance and optimization should make it possible to acquire the necessary sensitivity to the observation of the B-mode polarization. The various experimental techniques acquired with the CSNSM of Orsay indeed make it possible to consider the optimization of the key elements of the bolometers array while being pressed in particular on amorphous alloy of NbxSi1-x for making of an optimized thermal sensor, and on an innovative material, titanium-vanadium alloy, for the clarification of an effective superconducting absorber of radiation, whose low specific heat must make it possible to reach a response time of the detector about ten millisecond, value of the response time necessary to an effective reading of the signal of the Cosmic Microwave Background. The manuscript of thesis here present has as an ambition to develop the physical principles necessary to the field of investigation of work to be achieved. Thus, this study proposes to work out the various elements of a bolometer, joining together a thermal sensor optimized as well as an absorber of radiation of low specific heat, making it possible to consider the clarification of a bolometers array optimized within the framework of the project QUBIC whose observation campaign is envisaged during 2015 with the dome C of the south pole.; Depuis sa découverte en 1964, l’étude du Fond Diffus Cosmologique dans le domaine des longueurs d’ondes millimétriques est devenue un enjeu majeur de la recherche expérimentale dans le domaine de la cosmologie. En particulier, ses anisotropies en température, mesurées pour la première fois par le satellite COBE puis plus finement par l’expérience WMAP et le satellite PLANCK. L’existence prédite d’anisotropies de polarisation du Fond Diffus Cosmologique est fait actuellement parti du champ d’expérimentation privilégié de l’étude du CMB. En effet, la preuve d’existence des modes B de polarisation, signature unique des ondes gravitationnelles primordiales, fait actuellement l’objet d’une recherche expérimentale intensive par le biais notamment de l’instrument BICEP2 qui aurait détecté sa signature en 2014 dans des valeurs du rapport tenseur sur scalaire r = 0,2. Le projet QUBIC fait parti de ces expériences destinées à révéler les modes B de polarisation grâce à son instrument basé sur la technique des interféromètres et sur le développement de matrice de bolomètres, demandant un champ d’investigation poussé englobant, entre autre, la physique des solides, la physique des basses températures et la cosmologie. La thèse présentée ici se situe dans ce cadre, avec pour objectif l’élaboration d’une matrice de bolomètres dont la performance et l’optimisation devrait permettre d’acquérir la sensibilité nécessaire à l’observation des modes B de polarisation. Les différentes techniques expérimentales acquises au CSNSM d’Orsay permettent en effet d’envisager l’optimisation des éléments clé de la matrice de bolomètre en s’appuyant notamment sur l’alliage amorphe de NbxSi1-x pour l’élaboration d’un senseur thermique optimisé, et sur un matériau novateur, l’alliage de titane-vanadium, pour la mise au point d’un absorbeur de rayonnement supraconducteur efficace, dont la faible chaleur spécifique doit permettre d’atteindre un temps de réponse du détecteur de l’ordre de la dizaine de milliseconde, valeur du temps de réponse nécessaire à une lecture efficace du signal du Fond Diffus Cosmologique. Le manuscrit de thèse ici présent a pour ambition de développer les principes physiques nécessaires au champ d’investigation du travail à accomplir. Ainsi, cette étude propose d’élaborer les différents éléments d’un bolomètre, réunissant un senseur thermique optimisé ainsi qu’un absorbeur de rayonnement de faible chaleur spécifique, permettant d’envisager la mise au point d’une matrice de bolomètres optimisée dans le cadre du projet QUBIC dont la campagne d’observation est prévue courant 2015 au dôme C du pôle Sud.
Published: 2014

16. New concepts for bolometer arrays for exploring the Universe at millimeter wavelengths

Author: Rigaut, Olivier, STAR, ABES, Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Université Paris Sud - Paris XI, and Stefanos Marnieros
Subjects: Absorber of radiation, [PHYS.ASTR.IM]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Instrumentation and Methods for Astrophysic [astro-ph.IM], QUBIC, Longueur d’onde millimétrique, NbSi (alliage), Absorbeur de rayonnement, Gravitational waves, Cosmic Microwave Background (CMB), B-mode polarization, Transition edge sensor (TES), Chaleur spécifique, Dome C, Modes B de polarisation, Ondes gravitationnelles, Fond Diffus Cosmologique (CMB), Bolomètres, Big-Bang, Anisotropie de polarisation, Bolometers, NbSi (alloy), Dôme C, Specific heat, [PHYS.ASTR.IM] Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Instrumentation and Methods for Astrophysic [astro-ph.IM], TES, Polarization anisotropy, Millimeter-length wavelengths
Abstract: Since its discovery in 1964, the study of the Cosmic Microwave Background (CMB) in the field as of millimetre-length wavelengths became a major stake of experimental research in the field of cosmology. In particular, its anisotropies in temperature, measured for the first time by satellite COBE then more finely by the experiment WMAP and the PLANCK satellite. The predicted existence of anisotropies of polarization of the Cosmic Microwave Background is currently been part of the privileged field of experimentation of the study of the CMB. Indeed, the proof of exists modes B of polarization, single signature of the paramount gravitational waves, currently is the object of an intensive experimental research by the means in particular of the instrument BICEP2 which would have detected its signature in 2014 in values of the tensor report on scalar R = 0.2. Project QUBIC makes party of these experiments intended to reveal the modes B of polarization thanks to its instrument based on the technique of the interferometers and the development of bolometers array, asking for a thorough field of investigation including, amongst other things, the solid state physics, the physics of the low temperatures and cosmology. The thesis presented here is within this framework, with for objective making of a bolometers array whose performance and optimization should make it possible to acquire the necessary sensitivity to the observation of the B-mode polarization. The various experimental techniques acquired with the CSNSM of Orsay indeed make it possible to consider the optimization of the key elements of the bolometers array while being pressed in particular on amorphous alloy of NbxSi1-x for making of an optimized thermal sensor, and on an innovative material, titanium-vanadium alloy, for the clarification of an effective superconducting absorber of radiation, whose low specific heat must make it possible to reach a response time of the detector about ten millisecond, value of the response time necessary to an effective reading of the signal of the Cosmic Microwave Background. The manuscript of thesis here present has as an ambition to develop the physical principles necessary to the field of investigation of work to be achieved. Thus, this study proposes to work out the various elements of a bolometer, joining together a thermal sensor optimized as well as an absorber of radiation of low specific heat, making it possible to consider the clarification of a bolometers array optimized within the framework of the project QUBIC whose observation campaign is envisaged during 2015 with the dome C of the south pole., Depuis sa découverte en 1964, l’étude du Fond Diffus Cosmologique dans le domaine des longueurs d’ondes millimétriques est devenue un enjeu majeur de la recherche expérimentale dans le domaine de la cosmologie. En particulier, ses anisotropies en température, mesurées pour la première fois par le satellite COBE puis plus finement par l’expérience WMAP et le satellite PLANCK. L’existence prédite d’anisotropies de polarisation du Fond Diffus Cosmologique est fait actuellement parti du champ d’expérimentation privilégié de l’étude du CMB. En effet, la preuve d’existence des modes B de polarisation, signature unique des ondes gravitationnelles primordiales, fait actuellement l’objet d’une recherche expérimentale intensive par le biais notamment de l’instrument BICEP2 qui aurait détecté sa signature en 2014 dans des valeurs du rapport tenseur sur scalaire r = 0,2. Le projet QUBIC fait parti de ces expériences destinées à révéler les modes B de polarisation grâce à son instrument basé sur la technique des interféromètres et sur le développement de matrice de bolomètres, demandant un champ d’investigation poussé englobant, entre autre, la physique des solides, la physique des basses températures et la cosmologie. La thèse présentée ici se situe dans ce cadre, avec pour objectif l’élaboration d’une matrice de bolomètres dont la performance et l’optimisation devrait permettre d’acquérir la sensibilité nécessaire à l’observation des modes B de polarisation. Les différentes techniques expérimentales acquises au CSNSM d’Orsay permettent en effet d’envisager l’optimisation des éléments clé de la matrice de bolomètre en s’appuyant notamment sur l’alliage amorphe de NbxSi1-x pour l’élaboration d’un senseur thermique optimisé, et sur un matériau novateur, l’alliage de titane-vanadium, pour la mise au point d’un absorbeur de rayonnement supraconducteur efficace, dont la faible chaleur spécifique doit permettre d’atteindre un temps de réponse du détecteur de l’ordre de la dizaine de milliseconde, valeur du temps de réponse nécessaire à une lecture efficace du signal du Fond Diffus Cosmologique. Le manuscrit de thèse ici présent a pour ambition de développer les principes physiques nécessaires au champ d’investigation du travail à accomplir. Ainsi, cette étude propose d’élaborer les différents éléments d’un bolomètre, réunissant un senseur thermique optimisé ainsi qu’un absorbeur de rayonnement de faible chaleur spécifique, permettant d’envisager la mise au point d’une matrice de bolomètres optimisée dans le cadre du projet QUBIC dont la campagne d’observation est prévue courant 2015 au dôme C du pôle Sud.
Published: 2014

17. Développement d'une chaine de détection bolométrique supraconductrice pour la mesure de la polarisation du Fond Diffus Cosmologique

Author: Martino, Joseph, Martino, Joseph, APC - Cosmologie, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Université Paris-Diderot - Paris VII, Michel Piat(Piat@apc.univ-paris7.fr), QUBIC, Physique Corpusculaire et Cosmologie - Collège de France (PCC), Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: instrumentation, [PHYS.ASTR.IM]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Instrumentation and Methods for Astrophysic [astro-ph.IM], QUBIC, NbSi, CMB, Bolometers, [SDU.ASTR.IM]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Instrumentation and Methods for Astrophysic [astro-ph.IM], Cosmology, [SDU.ASTR.IM] Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Instrumentation and Methods for Astrophysic [astro-ph.IM], bolomètres, NEP, [PHYS.ASTR.IM] Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Instrumentation and Methods for Astrophysic [astro-ph.IM], TES, Cosmologie
Abstract: The recent success of temperature and polarisation anisotropy measurements of the Cosmic Microwave Background, in particular by the satellites WMAP and Planck, have dramatically change the perspectives in modern Cosmology. They have confirmed the Hot Big Bang scenario and have contributed to establish a standard model of Cosmology called λCDM. Research are today focused on the measurement of a specific polarisation decomposition of the CMB signal : the B mode. These polarisation patterns on the sky would have been imprinted by gravitational waves during a very early period of the Universe called the inflation. Detection of primordial B-mode requires to increase instrumental constraint over 3 to 5 order of magnitude. This thesis address this problem on the instrumental aspect and especially in terms of detectors charac- terization. The transition edge sensor (TES) technology has already been used in many CMB experiments like SPT, ACT or Bicep 2. In order to reach the sensitivity required a huge effort is made to improve many aspects of the detectors : integration of large number of detectors, noise performances, optical coupling. Most of the TES bolometers technologies are based on a bi-layers sensors with a superconducting proximity effect. (Al/Ti or Mo/Cu). We chose to develop TES sensors with a Niobium/Silicon alloy instead, hoping to reduce the excess noise and to tune the critical temperature as low as we want. I will present the first characterization of this kind of technology, I(V) curve, complex impedance and noise performance. The TES are readout with a SQUID Time Domain Multiplexing prototype using a cold ASIC with a SiGe technology. 1, Les succès des récentes mesures des anisotropies en température et en polarisation du spectre du fond diffus cosmologique (CMB), notamment par les satellites WMAP et bientôt PLANCK, ont considérablement transformé les perspectives en cosmologie. Sur le plan scientifique, celles ci viennent fortement confirmer le scénario du Big Bang et ont contribué à établir un modèle standard de la Cosmolgie appelé ΛCDM. Les efforts sont aujourd'hui portés sur la polarisation de ce rayonnement. En effet pendant une période inflationnaire où l'univers aurait subi une expansion accélérée, un mode particulier de polarisation du CMB appelé mode B aurait été généré par des ondes gravitationnelles primordiales. La mesure de ces modes B primordiaux pousse les contraintes instrumentales de 3 à 5 ordres de grandeur. Leur détection éventuelle fait du CMB un enjeu pour la physique fondamentale en tant que preuve indirecte de l'existence des ondes gravitationnelles, tout en nous offrant une fenêtre unique et riche en information sur les tout premiers instants de l'Univers. Mon travail de thèse aborde cette problématique au niveau instrumental. Les détecteurs utilisés sont aujourd'hui en dessous du bruit lié à la statistique d'arrivée des photons. Le seul moyen d'améliorer la sensibilité est donc d'augmenter soit le temps d'observation, soit le nombre de détecteurs, en prenant soin de réduire au maximum les sources d'erreurs systématiques. Une des solutions les plus prometteuses est le développement de la technologie supraconductrice. Cette dernière offre une réponse à ces deux problèmes : - Une facilité de réalisation en matrice en utilisant des techniques de micro-fabrication. - La possibilité d'utiliser une contre-réaction négative afin d'améliorer l'uniformisation de leur réponse et ainsi réduire les effets systématiques.
Published: 2012

18. Mesure des anisotropies de polarisation du fond diffus cosmologique avec l'interféromètre bolométrique QUBIC

Author: Charlassier, Romain, Deniau, Alina, APC - Cosmologie, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Université Paris-Diderot - Paris VII, Jean-Christophe Hamilton(hamilton@apc.univ-paris7.fr), QUBIC, Physique Corpusculaire et Cosmologie - Collège de France (PCC), Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [PHYS.ASTR.CO]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], [SDU.ASTR.CO] Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], [SDU.ASTR.CO]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], QUBIC, [PHYS.ASTR.CO] Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO]
Abstract: Detecting the Cosmic Microwave Background B-mode polarisation is one of the major challenges of nowadays cosmology. This measurement indeed appears as the most powerful way to place constraints on inflation, this process of extreme accelerated expansion that would have occurred during the first few moments of the Universe. The QUBIC project, one of the many experiments dedicated to this purpose, is based on a novel instrumental technique we call bolometric interferometry. The work described in this thesis attempts to establish the instrument design. We introduce a mathematical formalism that shows how the observables of interest can be measured. We then obtain an analytical formula giving the instrument sensitivity and derive the requirements that its components must satisfy. We show in particular that the receivers (horns) distribution must be highly redundant in order for the instrument to achieve an optimal sensitivity. We study the bandwidth smearing effect due to bolometers' wide spectral band and estimate the resulting sensitivity loss. We also introduce alternative designs of bolometric interferometers ; one of them (with rotating half-wave plate and no controlled phase-shifters) has become the standard design of the QUBIC instrument.We finally present a promising self-calibration procedure that, we think, may be regarded in the future as one of the main arguments in favor of bolometric interferometry., La détection des modes B primordiaux de polarisation du fond diffus cosmologique est un des défis majeurs de la cosmologie contemporaine. Leur mesure permettrait de contraindre les modèles d'inflation, cette phase d'expansion accélérée qui aurait eu lieu aux tout premiers instants de l'Univers. Le projet QUBIC, une des nombreuses expériences en compétition, s'appuie sur une technologie particulièrement innovante, l'interférométrie bolométrique. Cette thèse expose les travaux qui ont permis d'établir l'architecture de cet instrument. Nous introduisons un formalisme permettant d'étudier comment les observables d'intérêt peuvent être mesurées et obtenons une formule analytique donnant la sensibilité de l'instrument. Nous déterminons les caractéristiques instrumentales devant être satisfaites par chacun de ses composants en vue de le rendre compétitif. Nous démontrons en particulier que seule une distribution hautement redondante des récepteurs (cornets) permet d'atteindre une sensibilité optimale. Nous étudions l'effet de lissage engendré par la largeur de bande spectrale des détecteurs et estimons la dégradation de sensibilité en résultant. Nous proposons par ailleurs des architectures alternatives d'interféromètre bolométrique ; l'une d'entre elles (avec lame demi-onde en rotation et sans déphaseurs contrôlés) est devenue l'architecture standard de l'instrument QUBIC. Nous mettons enfin à jour une méthode prometteuse d'auto-calibration de l'instrument qui est selon nous amenée à devenir un argument majeur en faveur de l'interférométrie bolométrique. Nos travaux ont donné lieu à plusieurs publications, reproduites en annexe de cette thèse.
Published: 2010

19. BRAIN/MBI: a bolometric interferometer dedicated to the CMB polarization

Author: Tartari, A., Bartlett, J. G., Elia Stefano Battistelli, Baù, A., Bennett, D., Bergé, L., Bernard, J. P., Bounab, A., Bréelle, E., Bunn, E., Charlassier, R., Cruciani, A., Collin, S., Curran, G., Paolo de Bernardis, Dumoulin, L., Gault, A., Gervasi, M., Ghribi, A., Giard, M., Giordano, C., Giraud Héraud, Y., Gradziel, M., Guglielmi, L., Hamilton, J. C., Haynes, V., Iacoangeli, A., Kaplan, J., Korotkov, A., Lande, J., Maffei, B., Maiello, M., Malu, S. S., Marnieros, S., Silvia Masi, Murphy, A., Sullivan, C. O., Pajot, F., Passerini, A., Peterzen, S. S., Francesco Piacentini, Piccirillo, L., Piat, M., Giampaolo Pisano, Polenta, G., Prêle, D., Rosset, C., Schillaci, Alessandro, Sironi, G., Spinelli, S., Tucker, G., Timbie, P., Voisin, F., Watson, B., Zannoni, M., Tartari, A, Bartlett, J, Battistelli, E, Bau', A, Bennett, D, Bergè, L, Bernard, J, Bounab, A, Brèelle, E, Bunn, E, Charlassier, R, Cruciani, A, Collin, S, Curran, G, De Bernardis, P, Dumoulin, L, Gault, A, Gervasi, M, Ghribi, A, Giard, M, Giordano, C, Giraud Hèraud, J, Gradziel, M, Guglielmi, L, Hamilton, J, Haynes, V, Iacoangeli, A, Kaplan, J, Korotkov, A, Lande, J, Maffei, B, Maiello, M, Malu, S, Marnieros, S, Masi, S, Murphy, A, O'Sullivan, C, Pajot, F, Passerini, A, Peterzen, S, Piacentini, F, Piccirillo, L, Piat, M, Pisano, G, Polenta, G, Prêle, D, Rosset, C, Schillaci, A, Sironi, G, Spinelli, S, Tucker, G, Timbie, P, Voisin, F, Watson, B, and Zannoni, M
Subjects: QUBIC, CMB, Polarization, CMB, polarimetry, QUBIC, CMB, polarimetry
Abstract: BRAIN/MBI is a mm-wave ground-based experiment dedicated to the study of the B-modes of CMB polarization. It is based on the bolometric interferometry (BI) technique, and it is the result of the merging of two different projects proposed in the last years: BRAIN (France, Italy, UK) and MBI 4 (US, UK). BI is a technique already validated in a laboratory environment using small scale demonstrators employing as detectors standard 4 K bolometers. In fact, both the MBI and BRAIN teams demonstrated that interference fringes are observed once the signals coming from the two antennas of a single baseline are phase-shifted, combined and then detected. Both optical and wave-guided combination schemes have been tested within the collaboration. From the hardware point of view, the simplest unity of BRAIN/MBI is constituted by a feed horn, an OMT, and two independent phase shifters for each polarization. After phase shifting, the two beams coming out from each unity, feed a beam combiner redirecting the signals towards the detectors. Some of the most critical components, that are OMTs, phase-shifters and possibly detectors, will be made using superconducting technologies and are now under development. Moreover, detailed calculations showed that the sensitivity of a bolometric interferometer, if operated with a proper phase modulation-demodulation scheme, can approach that one of an imager with a comparable number of detectors, while exploiting the systematics cleaness of compact interferometers. On one side, BRAIN/MBI will be an instrument with a sensitivity and a polarization purity suitable for the detection of B-modes. On the other side, it will be a benchmark for new and promisings technologies that may be qualified for the CMB science in perspective of a post-Planck space mission. Since BI is prone to different contaminations from systematics with respect to imagers, a cross-check of the results and a comparison of two conceptually orthogonal strategies will finally be possible
Published: 2009

20. Millimeter wave superconducting devices for measuring CMB polarization - Application to interferometric bolometry

Author: Ghribi, Adnan, Ghribi, Adnan, APC - Cosmologie, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Université Paris-Diderot - Paris VII, Michel Piat(pierre.binettruy@apc.univ-paris7.fr), QUBIC, Physique Corpusculaire et Cosmologie - Collège de France (PCC), Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Instrumentation millimétrique, [SDU.ASTR.CO] Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], Modes B de polarisation, Bolometric interferometry, Phase shifter, déphaseurs, Composants micro-ondes, [SDU.ASTR.CO]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], Filter, QUBIC, Technologie planaire, OMT, OMT diplexeurs de polarisation, [PHYS.ASTR.CO]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], Millimeter wave instrumentation, [PHYS.ASTR.CO] Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], Cosmic Microwave Background, Superconducting planar devices, supra-conducteurs, Filtres, B-mode polarization, Interférométrie bolométrique, Fond diffus cosmologique
Abstract: The measurement of the B-mode polarization of the cosmic microwave background is one of the most important targets in cosmology. Indeed, if detected, it would be the signature of primordial gravitational waves. This goal is also one of the biggest instrumental challenges in term of sensitivity and systematic cleanness. This can be achieved only by intelligent detection architecture, sensitive detectors and efficient components. In this document, we present an original detection architecture based on bolometric interferometry and used for QUBIC instrument. We also study superconducting planar devices to be used in this kind of architecture. Among them, there are filters, orthogonal mode transducers and phase shifters., La mesure du fond diffus cosmologique est depuis les années 1980 au centre des préoccupations majeures de la cosmologie observationnelle. Aujourd'hui, le défis est la détection des modes B de polarisation de ce rayonnement. Ceux-ci constituent une signature des ondes gravitationnelles primordiales. Afin de pouvoir atteindre cet objectif, nous avons besoin d'instruments offrant des performances exceptionnelles autant au niveau des composants que de l'architecture. Cette thèse s'intéresse de près à des composants planaires supra-conducteurs conçus pour être intégrés dans ces instruments : en particulier des filtres, des diplexeurs de polarisation et des modulateurs de phase. Ces composants pourront être utilisés dans l'interférométrie bolométrique, une architecture de détection particulièrement novatrice. L'expérience QUBIC dédié à l'observation des modes B est basé sur une telle architecture.
Published: 2009

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1. Simulation of the effects of vibration in CMB experiments

2. The Magnetic Microbolometer: A Proposal for QUBIC Next Gen

3. The QUBIC instrument for CMB polarization measurements

4. Detection chain and electronic readout of the QUBIC instrument

5. Calibration of QUBIC: The Q and U bolometric interferometer for cosmology

6. Extracting gene function from protein–protein interactions using Quantitative BAC InteraCtomics (QUBIC)

7. Dezentralisierte Applikationen: Protokolle, Anwendungen, Vergleich

8. Modos B de polarización en el fondo cósmico de radiación

9. Simulations and performance of the QUBIC optical beam combiner

10. QUBIC: the Q and U bolometric interferometer for cosmology

11. Thermal architecture for the QUBIC cryogenic receiver

12. TES-arrays for the detection of CMB B-mode polarisation : application to the QUBIC experiment

13. Optical design and modelling of the QUBIC instrument, a next-generation quasi-optical bolometric interferometer for cosmology

14. Optical design and modelling of the QUBIC instrument, a next-generation quasi-optical bolometric interferometer for cosmology

15. Nouveaux concepts pour les matrices de bolomètres destinées à l’exploration de l’Univers dans le domaine millimétrique

16. New concepts for bolometer arrays for exploring the Universe at millimeter wavelengths

17. Développement d'une chaine de détection bolométrique supraconductrice pour la mesure de la polarisation du Fond Diffus Cosmologique

18. Mesure des anisotropies de polarisation du fond diffus cosmologique avec l'interféromètre bolométrique QUBIC

19. BRAIN/MBI: a bolometric interferometer dedicated to the CMB polarization

20. Millimeter wave superconducting devices for measuring CMB polarization - Application to interferometric bolometry

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