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Nazzareno Mandolesi – Copenahgen 9 th June 2011 Cosmologia con la radiazione cosmica di fondo Paolo Natoli Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra Università di Ferrara

Cosmologia con la radiazione cosmica di fondo - INFN · PDF fileNazzareno Mandolesi – Copenahgen 9th June 2011 Cosmologia con la radiazione cosmica di fondo Paolo Natoli Dipartimento

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Nazzareno Mandolesi – Copenahgen 9th June 2011

Cosmologia con la radiazione cosmica di fondo

Paolo Natoli Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra Università di Ferrara

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Nazzareno Mandolesi – Copenahgen 9th June 2011

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Nazzareno Mandolesi – Copenahgen 9th June 2011

Fluctuation and GW generator

Fluctuation amplifier But GW dissipator…

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The main objective of CMB experiments is to measure the spatial temperature and polarization anisotropies of the cosmic microwave background (CMB) radiation The CMB is a blackbody radiation with T=2.7 K extremely uniform across the whole sky; it is the relic radiation emitted at the time the nuclei and electrons recombined to form neutral hydrogen, when the Universe was ~ 400,000 years old. Its tiny (~ 10-5) temperature and polarization anisotropies encode a wealth of cosmological information.

Full sky temperature map from Planck (2013)

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Power spectrum of temperature fluctuations from Planck (2013)

The fluctuations are observed to be Gaussian distributed: all the statistical information in the map is encoded in the two point correlation function or in its harmonic transform, the angular power spectrum: �(n̂) =

�=�X

�=0

+�X

m=����mY�m(n̂)

¨��m�

��0m0∂= ���0�mm0C�

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Full sky map of CMB anisotropy (Planck 2015)

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Science with the Cosmic Microwave Background !"#"$%&'&'()*+,%+-+(&*.-)/.$.%"#"$,)#+)0&(0).**1$.*23)

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Cosmic Microwave Background Radiation Overview

The oldest light or the first light of the Universe

2009 Planck

Discovered the remnant afterglow from the Big Bang. !! 2.7 K

Blackbody radiation, Discovered the patterns (anisotropy) in the afterglow. !! angular scale ~ 7° at a level !T/T of 10-5

(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe): ! angular scale ~ 15’

! angular scale ~ 5’, !T/T ~ 2x10-6, 30~867 Hz

Planck

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Planck history in short-! 1993 – COBRAS & SAMBA proposals -! 1996 – Selection of COBRAS/SAMBA,

then named Planck -! 1999 – LFI and HFI consortia are

formed -! […] Lots of Instrument development &

tests -! 2009 – Planck is launched -! Jan. 2012 – HFI End of life -! Mar. 2013 – First cosmological data

release -! Oct. 2013 – LFI End of life -! Feb 2015 – Second cosmological data

release -! 2017 – Third cosmological data

release

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2 5 10 20 50 100Multipole ` (logarithmic scale)

10�

410�

310�

210�

110

010

110

210

310

4

`(`+

1)C

`/2

⇡[µ

K2]

r=0.2

r=0.1r=0.05

r=0.01

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500Multipole ` (linear scale)

TT

EE

Lensing BB

Planck (2015)ACTpol (2014)SPTpol (2013/2014)BICEP2/Keck/Planck (2015)PolarBear (2014)fsky = 73%

Plot by D. Molinari et al.

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2 5 10 20 50 100Multipole ` (logarithmic scale)

10�

410�

310�

210�

110

010

110

210

310

4

`(`+

1)C

`/2

⇡[µ

K2]

r=0.2

r=0.1r=0.05

r=0.01

Galaxy (100 GHz)

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500Multipole ` (linear scale)

TT

EE

Lensing BBdust

synchrotron

Galaxy (70 GHz)

Galaxy 10% (70 GHz)

Galaxy 5% (70 GHz)Galaxy 1% (70 GHz)

Galaxy (353 GHz)

Galaxy (150 GHz)

Galaxy (44 GHz)

Planck (2015)ACTpol (2014)SPTpol (2013/2014)BICEP2/Keck/Planck (2015)PolarBear (2014)fsky = 73%

Plot by D. Molinari et al.

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SWIPE STRIP

STAR SENSORS

PIVOT

RACK

BATTERIES

BALLAST FRAME

LSPE gondola : frame + pivot + STRIP + SWIPE to balloon

Actuators: Azimuth pivot with torque motors

Linear elevation actuators

Processor: PC104 with ADC in / PWM out

H-bridges for motors

Attitude sensors: Star sensors (Nati et al. RSI 2003)

Laser Gyroscopes Elevation Encoders

TM TC

!67+8/%*9++:).4$.;+

J$"-&%&'.$2),@"#*0)+8)#0")KLJ;)"M/"$&%"'#6)F&#0+1#)#0"$%.-)/$+#"*<+',N))C0")#+#.-)%.,,)&,).$+1'?)ONP)#+',6)#0")+:"$.--)?&%"',&+',).$")PNQ%RFS)M)TNO%R?S)M)UNV%)R0SN)W)QXXXXX)%T)=.--++')&,)1,"?)#+)-&Y)#0")&',#$1%"'#).#)TZ)@%)+8).-<#1?"N)

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Launched - June 14th, 2006

Svalbard

Impact – July 1st, 2006

17 DAY FLIGHT

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Contatti (@ unife.it)

francesco.forastieri PhD massimiliano.lattanzi PostDoc nazzareno.mandolesi Prof paolo.natoli Prof linda.polastri PhD diego.molinari PostDoc

Principali collaborazioni INAF/IASF (Bologna) ASI (Roma) SNS (Pisa), UniPisa, UniSapienza, SISSA (Trieste) Caltech/JPL, IAP/CNRS (Paris), Cambridge (UK), Univ. Valencia, OKC (Stoccolma), Vancouver (CA),…