CAREER: Developing Antenna-Coupled Kinetic Inductance Detectors to Enable Next Generation CMB Experiments
职业:开发天线耦合动感电感探测器以实现下一代 CMB 实验
基本信息
- 批准号:1554565
- 负责人:
- 金额:$ 87.17万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2016
- 资助国家:美国
- 起止时间:2016-01-01 至 2020-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The team will design, build and demonstrate arrays of Kinetic Inductance Detectors (KIDs). A KID contains a very cold, resistance-free device. That device changes its properties when it "sees" the Cosmic Microwave Background (CMB), the faint signal from the young Universe. Vast arrays of KIDs are needed for the next generation of CMB experiments. The team will also provide laboratory experience for undergraduates from underrepresented minorities and for high school students in the Chicago area.The team's goals are: (1) Fabricate single-layer resonators to characterize film properties, measure the intrinsic noise level, and verify sensitivity scaling laws. (2) Couple the resonators to a simple antenna, to measure the response and dielectric
 losses at millimeter wavelengths and to verify full coverage of the CMB atmospheric windows. (3) Test single-pixel multi-channel detectors coupled to wide-band log-periodic antennas, to verify background-limited operation under realistic conditions. (4) Conduct end-to-end laboratory tests of a demonstration KID array of about 2000 pixels. Future CMB experiments using KID arrays with millions of pixels will (a) precisely measure the number of neutrino species and the neutrino mass summed over those species, missing - but vital - information for testing theories of particle physics; and (b) dramatically improve searches for the primordial gravitational B-mode polarization that would prove that the Universe underwent the cosmic inflation posited by theorists.
该团队将设计、构建和演示动感电感探测器 (KID) 阵列。 KID 包含一个非常冷、无电阻的设备。当该设备“看到”宇宙微波背景(CMB)(来自年轻宇宙的微弱信号)时,它的特性就会改变。下一代 CMB 实验需要大量 KID。该团队还将为芝加哥地区代表性不足的少数族裔的本科生和高中生提供实验室经验。该团队的目标是:(1) 制造单层谐振器来表征薄膜特性、测量固有噪声水平并验证灵敏度缩放法律。 (2) 将谐振器耦合到简单的天线,以测量响应和介电常数。毫米波长的损耗并验证 CMB 大气窗口的完全覆盖。 (3) 测试与宽带对数周期天线耦合的单像素多通道探测器,以验证实际条件下的背景限制操作。 (4) 对约2000像素的演示KID阵列进行端到端实验室测试。未来使用具有数百万像素的 KID 阵列的 CMB 实验将 (a) 精确测量中微子种类的数量以及这些种类的中微子质量之和,缺少但至关重要的用于测试粒子物理理论的信息; (b) 极大地改进对原初引力 B 模式极化的搜索,这将证明宇宙经历了理论学家所假设的宇宙膨胀。
项目成果
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