阿貢國家實驗室的物理學(xué)家談?wù)摿四蠘O望遠(yuǎn)鏡的工作以及為什么它很重要
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)cnBeta：想要了解宇宙進(jìn)化的秘密，通過研究幾十億年前發(fā)出的國家工作光或許是最佳途徑。而研究它們的實驗室的什重最佳場所自然是南極，寒冷、物理望遠(yuǎn)干燥是談?wù)撗芯坑钪嬷凶罟爬瞎饩€的最佳條件。所以，南極包括芝加哥大學(xué)和阿貢國家實驗室在內(nèi)的鏡的及 20 多所大學(xué)和國家實驗室合作啟動了 The South Pole Telescope 項目，并于 2007 年開始運行。阿貢
在接受科技媒體 Scitechdaily 采訪的國家工作時候，來自阿貢國家實驗室的實驗室的什重兩位物理學(xué)家談?wù)摿怂麄冊谀蠘O望遠(yuǎn)鏡的工作以及為什么它很重要。Lindsey Bleem 在望遠(yuǎn)鏡上收集和分析數(shù)據(jù)，物理望遠(yuǎn)Clarence Chang 則為望遠(yuǎn)鏡開發(fā)超導(dǎo)探測器。談?wù)?br>什么是南極宇宙微波背景？它能告訴我們關(guān)于宇宙的什么？
Chang：宇宙微波背景（cosmic microwave background，CMB）是鏡的及在宇宙大約 38 萬年的時候產(chǎn)生的信號。它對應(yīng)的阿貢時期是宇宙從質(zhì)子和電子飛來飛去的超熱等離子體轉(zhuǎn)變?yōu)樵谟钪胬鋮s到一定程度后，質(zhì)子和電子可以形成原子。
今天，這個信號出現(xiàn)在較長的波長，在微波范圍內(nèi)（幾毫米）。因此，通過研究和觀察這些波長的宇宙，我們可以看到早期的宇宙--基本上，捕捉到一個嬰兒的照片。
Bleem：自從 20 世紀(jì) 60 年代首次發(fā)現(xiàn) CMB 以來，我們就知道它是非常均勻的。溫度的偏差，也就是 Chang 談到的這個早期等離子體的密度變化，只有大約十萬分之一的偏差。我們知道，這些小的波動不得不在整個宇宙時代增長。
除了給我們提供這張漂亮的照片，有效地，嬰兒宇宙的照片，當(dāng)時發(fā)出的光一直在宇宙的整個時代旅行，140 億年。它與所有自這些早期時代形成的結(jié)構(gòu)相互作用。因此，我們可以研究這些結(jié)構(gòu)在 CMB 中留下的非常微妙的印記，以真正找出從它被發(fā)射出來到今天所發(fā)生的過程和物理學(xué)。
是如何研究的？
Bleem：我們通過幾個重要的、不同的科學(xué)分析來做到這一點。一個是所謂的引力透鏡（gravitational lensing）。這是指沿視線的天文質(zhì)量實際上可以使光的路徑發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
第二個是物理學(xué)，當(dāng)光子--來自宇宙微波背景的光--可以從這些中間結(jié)構(gòu)的材料上散射開來時發(fā)生的。我們可以追蹤這種散射過程，然后繪制出沿視線的結(jié)構(gòu)圖，這可以幫助我們探測像暗能量這樣的東西，暗能量嚴(yán)重影響了真正大規(guī)模結(jié)構(gòu)如星系團(tuán)的形成能力。
為什么這個望遠(yuǎn)鏡要設(shè)立在南極？
Bleem：南極本身，正如你可能從圖片上想象的那樣，是相當(dāng)寒冷的。它非常干燥。它是世界上最大的沙漠。這使得它成為我們在南極望遠(yuǎn)鏡所做的天文學(xué)研究的一個奇妙的地方。我們的望遠(yuǎn)鏡以毫米級的波長進(jìn)行觀測。
大氣層中的水削弱了我們感興趣的毫米波長，而且水分子的抖動會給數(shù)據(jù)增加很大的噪音來源。因此，我們必須到這些偏遠(yuǎn)的干燥地方去做這些觀測。而事實證明，南極是地球上絕對最好的地方，其次是智利的阿塔卡馬沙漠。
在那種環(huán)境下工作是什么感覺？
Chang：我們在南極是因為那里很干燥。這種干燥對我們的觀察是很好的。但是作為人類，我們喜歡空氣中的一點點濕度。這是一個有點挑戰(zhàn)性的東西，也會干擾到每天的工作方式。
Bleem：是的，這里不是最適合人類的。你的皮膚會開裂。在南極，傷口不會愈合得很好。在那種干燥的環(huán)境中，對計算機(jī)來說不是很好。實際上，我們有一個加濕器，在我們的一臺電腦上吹氣，使它運行得更愉快。
你在阿貢實驗室的工作與望遠(yuǎn)鏡有什么聯(lián)系？
Chang：在阿貢，我們?yōu)樘綔y器開發(fā)了一種超導(dǎo)技術(shù)。這些探測器必須測量波長相當(dāng)長的光子--通常是一毫米、兩毫米、三毫米。典型的相機(jī)技術(shù)，如我們手機(jī)中使用的技術(shù)，即使被推到極致，仍然不能很好地看到這些光子。事實上，它根本就看不到它們。
所以我們必須制造一種新的技術(shù)來做到這一點。其核心是，這意味著了解和控制超導(dǎo)材料，然后對其進(jìn)行加工，以制造這些真正敏感的探測器，并制造大量的探測器。在阿貢，在研究基本材料和將其應(yīng)用于不同技術(shù)方面有一個強(qiáng)大的計劃。
Bleem：我們還將我們的探測器開發(fā)與使用阿貢領(lǐng)導(dǎo)力計算設(shè)施中最先進(jìn)的超級計算機(jī)進(jìn)行的所有工作緊密結(jié)合起來。因此，我們能夠進(jìn)行重要的理論預(yù)測，使我們能夠?qū)⑽覀冇媚蠘O望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的觀測與不同宇宙學(xué)模型對我們應(yīng)該看到的東西的預(yù)測聯(lián)系起來。
因此，在阿貢有這種真正強(qiáng)大的相互聯(lián)系，不僅在宇宙學(xué)家和材料制造設(shè)施以及那里的科學(xué)家之間，而且還與我們偉大的計算專家聯(lián)系。
南極望遠(yuǎn)鏡由美國國家科學(xué)基金會、美國能源部高能物理辦公室、卡夫里宇宙學(xué)物理研究所、美國南極計劃和南極支持合同資助和支持。