牵头实验室入选下一代宇宙微波背景实验

2022-02-02 05:00:10满霄有导读与能源部选择劳伦斯·伯克利实验室(伯克利实验室)合作，实验室入领导实验室，选下大学和其他机构的代宇伙伴关系，这是宙微迄今为止探索婴儿宇宙发出的遗物光的最

与能源部选择劳伦斯·伯克利实验室(伯克利实验室)合作，领导实验室，波背大学和其他机构的景实伙伴关系，这是实验室入迄今为止探索婴儿宇宙发出的遗物光的最大合作项目，向前迈出了一步。选下一起努力履行DOE的代宇角色和职责。这个下一代实验被称为CMB-S4，宙微即宇宙微波背景阶段4，波背正计划成为能源部和科学基金会的景实联合项目。

CMB-S4将联合多个现有合作机构，实验室入用500,选下000个超灵敏探测器对微波天空进行前所未有的详细探测，历时7年。代宇这些探测器将被放置在我们星球上两个主要位置的21台望远镜上，以观察深空：南极和智利高沙漠。该项目旨在释放宇宙学，基础物理学，天体物理学和天文学的许多秘密。

CMB-S4将两个站点的大型和小型望远镜结合在一起，将成为第一个访问整个地面CMB科学范围的实验。它将测量整个天空中微波的温度和偏振，方向性的微小变化，以探测与宇宙开始时的快速膨胀相关的时空波动，即通货膨胀。

CMB-S4也将有助于测量中微子的质量。绘制宇宙中物质簇随时间的增长图;为神秘的暗物质提供了新的亮点，暗物质构成了宇宙的大部分物质，但尚未被直接观察到;暗能量正在推动宇宙加速膨胀。并协助探测和研究强大的太空现象，例如伽马射线暴和喷射喷射的危险。

9月1日，能源部科学办公室主任克里斯·法尔(Chris Fall)授权选择伯克利实验室作为能源部在CMB-S4上的角色和职责的牵头实验室，由阿贡实验室，费米加速器实验室和SLAC加速器实验室担任合作伙伴实验室。CMB-S4合作现在在14个和21个州的93个机构中有236名成员。

该项目于2019年7月26日通过了第一个DOE里程碑，称为关键决策0或CD-0 。该项目得到了粒子物理项目优先级专家小组(P5)2014年报告的认可，该报告有助于设定粒子物理学相关研究的未来方向。科学院2015年《南极科学战略远景》以及2017年天文学和天体物理学咨询委员会也推荐了该项目。

CMB-S4也将有助于测量中微子的质量。绘制宇宙中物质簇随时间的增长图;为神秘的暗物质提供了新的亮点，暗物质构成了宇宙的大部分物质，但尚未被直接观察到;暗能量正在推动宇宙加速膨胀。并协助探测和研究强大的太空现象，例如伽马射线暴和喷射喷射的危险。

9月1日，能源部科学办公室主任克里斯·法尔(Chris Fall)授权选择伯克利实验室作为能源部在CMB-S4上的角色和职责的牵头实验室，由阿贡实验室，费米加速器实验室和SLAC加速器实验室担任合作伙伴实验室。CMB-S4合作现在在14个和21个州的93个机构中有236名成员。

该项目于2019年7月26日通过了第一个DOE里程碑，称为关键决策0或CD-0。该项目得到了粒子物理项目优先级专家小组(P5)2014年报告的认可​​，该报告有助于设定粒子物理学相关研究的未来方向。科学院2015年《南极科学战略远景》以及2017年天文学和天体物理学咨询委员会也推荐了该项目。

NSF是CMB-S4开发的关键，CMB-S4建立在NSF现有的大学主导的地面CMB实验计划的基础上。其中的四个实验-智利的阿塔卡马宇宙望远镜和POLARBEAR / Simons阵列，南极的南极望远镜和BICEP / Keck在2013年帮助启动了CMB-S4，而CMB-S4的设计很大程度上依赖于这些团队和其他团队开发和部署的技术。科学基金会(NSF)还通过授予芝加哥大学(University of Chicago)的一笔赠款帮助规划其未来的角色。

CMB-S4合作始于2018年，目前的共同发言人是伯克利实验室计算宇宙学中心负责人，加州大学伯克利分校空间科学实验室的研究员朱利安·鲍里尔(Julian Borrill)和物理学，天文学教授约翰·卡尔斯特罗姆(John Carlstrom)芝加哥大学的天体物理学和阿贡实验室的科学家。

CMB-S4建立在数十年的地面，卫星和气球实验经验基础之上。

CMB-S4的独特之处不在于技术本身(例如，检测器技术已在较早的实验中得到证明)，而是该技术的部署规模，包括庞大的检测器数量，检测器读数系统的规模，望远镜数量和要处理的数据量。

CMB-S4的功能将超过前几代实验的10倍以上，它将具有三台大型望远镜和18台小型望远镜的综合视力。CMB-S4的主要技术挑战在于规模。尽管前几代仪器已经使用了数万个检测器，但整个CMB-S4项目将需要50万。

数据管理方面的挑战也将是巨大的，因为这些庞大的检测器阵列将产生比上一代实验多1000倍的数据。该项目的主要硬件重点将是建造新的望远镜和大规模制造探测器。根据当前实验改编的当前探测器设计，将采用500多个硅晶片，每个晶片包含1,000个超导探测器。

CMB-S4计划利用Argonne领导力计算设施(ALCF)和伯克利实验室的能源研究科学计算中心(NERSC)的计算资源，并应用于NSF的开放科学网格和极限科学与工程发现环境(XSEDE)。

该项目希望在2027年部署第一台望远镜，并在几年之内在所有望远镜上全面投入使用，并一直持续到2035年。

下一步包括在伯克利实验室准备一个项目办公室，为下一个DOE里程碑(称为关键决策1)做准备，努力成为NSF 项目，并在整个社区中努力吸收最佳专业知识和能力。