BICEP/Keck XV: The BICEP3 Cosmic Microwave Background Polarimeter and the First Three-year Data Set

被引:30
作者
Ade, P. A. R. [1 ]
Ahmed, Z. [2 ]
Amiri, M. [3 ]
Barkats, D. [4 ]
Thakur, R. Basu [5 ]
Bischoff, C. A. [6 ]
Beck, D. [2 ,7 ]
Bock, J. J. [5 ,8 ]
Boenish, H. [4 ]
Bullock, E. [9 ]
Buza, V [10 ]
Cheshire, J. R. [9 ]
Connors, J. [4 ]
Cornelison, J. [4 ]
Crumrine, M. [11 ]
Cukierman, A. [2 ,7 ]
Denison, E., V [12 ]
Dierickx, M. [4 ]
Duband, L. [13 ]
Eiben, M. [4 ]
Fatigoni, S. [3 ]
Filippini, J. P. [14 ,15 ]
Fliescher, S. [11 ]
Goeckner-Wald, N. [7 ]
Goldfinger, D. C. [4 ]
Grayson, J. [7 ]
Grimes, P. [4 ]
Hall, G. [11 ]
Halal, G. [7 ]
Halpern, M. [3 ]
Hand, E. [6 ]
Harrison, S. [4 ]
Henderson, S. [2 ]
Hildebrandt, S. R. [5 ,8 ]
Hilton, G. C. [12 ]
Hubmayr, J. [12 ]
Hui, H. [5 ]
Irwin, K. D. [2 ,7 ,12 ]
Kang, J. [5 ,7 ]
Karkare, K. S. [4 ,10 ]
Karpel, E. [7 ]
Kefeli, S. [5 ]
Kernasovskiy, S. A. [7 ]
Kovac, J. M. [4 ,16 ]
Kuo, C. L. [2 ,7 ]
Lau, K. [11 ]
Leitch, E. M. [10 ]
Lennox, A. [14 ]
Megerian, K. G. [8 ]
Minutolo, L. [5 ]
机构
[1] Cardiff Univ, Sch Phys & Astron, Cardiff CF24 3AA, Wales
[2] Kavli Inst Particle Astrophys & Cosmol, SLAC Natl Accelerator Lab, 2575 Sand Hill Rd, Menlo Pk, CA 94025 USA
[3] Univ British Columbia, Dept Phys & Astron, Vancouver, BC V6T 1Z1, Canada
[4] Harvard & Smithsonian, Ctr Astrophys, Cambridge, MA 02138 USA
[5] CALTECH, Dept Phys, Pasadena, CA 91125 USA
[6] Univ Cincinnati, Dept Phys, Cincinnati, OH 45221 USA
[7] Stanford Univ, Dept Phys, Stanford, CA 94305 USA
[8] Jet Prop Lab, Pasadena, CA 91109 USA
[9] Univ Minnesota, Minnesota Inst Astrophys, Minneapolis, MN 55455 USA
[10] Univ Chicago, Kavli Inst Cosmol Phys, Chicago, IL 60637 USA
[11] Univ Minnesota, Sch Phys & Astron, Minneapolis, MN 55455 USA
[12] NIST, Boulder, CO 80305 USA
[13] Commissariata Energie Atom, Serv Basses Temp Eratures, F-38054 Grenoble, France
[14] Univ Illinois, Dept Phys, Urbana, IL 61801 USA
[15] Univ Illinois, Dept Astron, Urbana, IL 61801 USA
[16] Harvard Univ, Dept Phys, Cambridge, MA 02138 USA
[17] Univ Tokyo, Kavli Inst Phys & Math Universe WPI, UTIAS, Kashiwa, Chiba 2778583, Japan
[18] Aix Marseille Univ, CPPM, CNRS IN2P3, Marseille, France
[19] Brookhaven Natl Lab, Phys Dept, Upton, NY 11973 USA
[20] Univ Chicago, Enrico Fermi Inst, Dept Phys, Chicago, IL 60637 USA
基金
美国国家科学基金会; 加拿大创新基金会;
关键词
KECK-ARRAY; INFLATIONARY UNIVERSE; GRAVITY-WAVES; POLARIZATION; MILLIMETER; BOLOMETERS; FLATNESS; HORIZON; MODEL;
D O I
10.3847/1538-4357/ac4886
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
We report on the design and performance of the BICEP3 instrument and its first three-year data set collected from 2016 to 2018. BICEP3 is a 52 cm aperture refracting telescope designed to observe the polarization of the cosmic microwave background (CMB) on degree angular scales at 95 GHz. It started science observation at the South Pole in 2016 with 2400 antenna-coupled transition-edge sensor bolometers. The receiver first demonstrated new technologies such as large-diameter alumina optics, Zotefoam infrared filters, and flux-activated SQUIDs, allowing similar to 10x higher optical throughput compared to the Keck design. BICEP3 achieved instrument noise equivalent temperatures of 9.2, 6.8, and 7.1 mu K-CMB root s and reached Stokes Q and U map depths of 5.9, 4.4, and 4.4 mu K arcmin in 2016, 2017, and 2018, respectively. The combined three-year data set achieved a polarization map depth of 2.8 mu K arcmin over an effective area of 585 square degrees, which is the deepest CMB polarization map made to date at 95 GHz.
引用
收藏
页数:30
相关论文
共 65 条
[1]   First season QUaD CMB temperature and polarization power spectra [J].
Ade, P. ;
Bock, J. ;
Bowden, M. ;
Brown, M. L. ;
Cahill, G. ;
Carlstrom, J. E. ;
Castro, P. G. ;
Church, S. ;
Culverhouse, T. ;
Friedman, R. ;
Ganga, K. ;
Gear, W. K. ;
Hinderks, J. ;
Kovac, J. ;
Lange, A. E. ;
Leitch, E. ;
Melhuish, S. J. ;
Murphy, J. A. ;
Orlando, A. ;
Schwarz, R. ;
O'Sullivan, C. ;
Piccirillo, L. ;
Pryke, C. ;
Rajguru, N. ;
Rusholme, B. ;
Taylor, A. N. ;
Thompson, K. L. ;
Wu, E. Y. S. ;
Zemcov, M. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2008, 674 (01) :22-28
[2]   A demonstration of improved constraints on primordial gravitational waves with delensing [J].
Ade, P. A. R. ;
Ahmed, Z. ;
Amiri, M. ;
Anderson, A. J. ;
Austermann, J. E. ;
Avva, J. S. ;
Barkats, D. ;
Thakur, R. Basu ;
Beall, J. A. ;
Bender, A. N. ;
Benson, B. A. ;
Bianchini, F. ;
Bischoff, C. A. ;
Bleem, L. E. ;
Bock, J. J. ;
Boenish, H. ;
Bullock, E. ;
Buza, V ;
Carlstrom, J. E. ;
Chang, C. L. ;
Cheshire, J. R. ;
Chiang, H. C. ;
Chou, T-L ;
Citron, R. ;
Connors, J. ;
Moran, C. Corbett ;
Cornelison, J. ;
Crawford, T. M. ;
Crites, A. T. ;
Crumrine, M. ;
Cukierman, A. ;
de Haan, T. ;
Dierickx, M. ;
Dobbs, M. A. ;
Duband, L. ;
Everett, W. ;
Fatigoni, S. ;
Filippini, J. P. ;
Fliescher, S. ;
Gallicchio, J. ;
George, E. M. ;
St Germaine, T. ;
Goeckner-Wald, N. ;
Goldfinger, D. C. ;
Grayson, J. ;
Gupta, N. ;
Hall, G. ;
Halpern, M. ;
Halverson, N. W. ;
Harrison, S. .
PHYSICAL REVIEW D, 2021, 103 (02)
[3]   BICEP/Keck XII: Constraints on axionlike polarization oscillations in the cosmic microwave background [J].
Ade, P. A. R. ;
Ahmed, Z. ;
Amiri, M. ;
Barkats, D. ;
Thakur, R. Basu ;
Bischoff, C. A. ;
Bock, J. J. ;
Boenish, H. ;
Bullock, E. ;
Buza, V ;
Cheshire, J. R. ;
Connors, J. ;
Cornelison, J. ;
Crumrine, M. ;
Cukierman, A. ;
Dierickx, M. ;
Duband, L. ;
Fatigoni, S. ;
Filippini, J. P. ;
Fliescher, S. ;
Goeckner-Wald, N. ;
Grayson, J. ;
Hall, G. ;
Halpern, M. ;
Harrison, S. ;
Henderson, S. ;
Hildebrandt, S. R. ;
Hilton, G. C. ;
Hubmayr, J. ;
Hui, H. ;
Irwin, K. D. ;
Kang, J. ;
Karkare, K. S. ;
Karpel, E. ;
Keating, B. G. ;
Kefeli, S. ;
Kernasovskiy, S. A. ;
Kovac, J. M. ;
Kuo, C. L. ;
Lau, K. ;
Leitch, E. M. ;
Megerian, K. G. ;
Moncelsi, L. ;
Namikawa, T. ;
Netterfield, C. B. ;
Nguyen, H. T. ;
O'Brient, R. ;
Ogburn, R. W. ;
Palladino, S. ;
Prouve, T. .
PHYSICAL REVIEW D, 2021, 103 (04)
[4]   BICEP2 / Keck Array IX: New bounds on anisotropies of CMB polarization rotation and implications for axionlike particles and primordial magnetic fields [J].
Ade, P. A. R. ;
Ahmed, Z. ;
Aikin, R. W. ;
Alexander, K. D. ;
Barkats, D. ;
Benton, S. J. ;
Bischoff, C. A. ;
Bock, J. J. ;
Bowens-Rubin, R. ;
Brevik, J. A. ;
Buder, I. ;
Bullock, E. ;
Buza, V. ;
Connors, J. ;
Crill, B. P. ;
Duband, L. ;
Dvorkin, C. ;
Filippini, J. P. ;
Fliescher, S. ;
Germaine, T. St. ;
Ghosh, T. ;
Grayson, J. ;
Harrison, S. ;
Hildebrandt, S. R. ;
Hilton, G. C. ;
Hui, H. ;
Irwin, K. D. ;
Kang, J. ;
Karkare, K. S. ;
Karpel, E. ;
Kaufman, J. P. ;
Keating, B. G. ;
Kefeli, S. ;
Kernasovskiy, S. A. ;
Kovac, J. M. ;
Kuo, C. L. ;
Larson, N. ;
Leitch, E. M. ;
Megerian, K. G. ;
Moncelsi, L. ;
Namikawa, T. ;
Netterfield, C. B. ;
Nguyen, H. T. ;
O'Brient, R. ;
Ogburn, R. W. ;
Pryke, C. ;
Richter, S. ;
Schillaci, A. ;
Schwarz, R. ;
Sheehy, C. D. .
PHYSICAL REVIEW D, 2017, 96 (10)
[5]   BICEP2. III. INSTRUMENTAL SYSTEMATICS [J].
Ade, P. A. R. ;
Aikin, R. W. ;
Barkats, D. ;
Benton, S. J. ;
Bischoff, C. A. ;
Bock, J. J. ;
Brevik, J. A. ;
Buder, I. ;
Bullock, E. ;
Dowell, C. D. ;
Duband, L. ;
Filippini, J. P. ;
Fliescher, S. ;
Golwala, S. R. ;
Halpern, M. ;
Hasselfield, M. ;
Hildebrandt, S. R. ;
Hilton, G. C. ;
Irwin, K. D. ;
Karkare, K. S. ;
Kaufman, J. P. ;
Keating, B. G. ;
Kernasovskiy, S. A. ;
Kovac, J. M. ;
Kuo, C. L. ;
Leitch, E. M. ;
Lueker, M. ;
Netterfield, C. B. ;
Nguyen, H. T. ;
O'Brient, R. ;
Ogburn, R. W. ;
Orlando, A. ;
Pryke, C. ;
Richter, S. ;
Schwarz, R. ;
Sheehy, C. D. ;
Staniszewski, Z. K. ;
Sudiwala, R. V. ;
Teply, G. P. ;
Tolan, J. E. ;
Turner, A. D. ;
Vieregg, A. G. ;
Wong, C. L. ;
Yoon, K. W. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2015, 814 (02)
[6]   ANTENNA-COUPLED TES BOLOMETERS USED IN BICEP2, Keck Array, AND SPIDER [J].
Ade, P. A. R. ;
Aikin, R. W. ;
Amiri, M. ;
Barkats, D. ;
Benton, S. J. ;
Bischoff, C. A. ;
Bock, J. J. ;
Bonetti, J. A. ;
Brevik, J. A. ;
Buder, I. ;
Bullock, E. ;
Chattopadhyay, G. ;
Davis, G. ;
Day, P. K. ;
Dowell, C. D. ;
Duband, L. ;
Filippini, J. P. ;
Fliescher, S. ;
Golwala, S. R. ;
Halpern, M. ;
Hasselfield, M. ;
Hildebrandt, S. R. ;
Hilton, G. C. ;
Hristov, V. ;
Hui, H. ;
Irwin, K. D. ;
Jones, W. C. ;
Karkare, K. S. ;
Kaufman, J. P. ;
Keating, B. G. ;
Kefeli, S. ;
Kernasovskiy, S. A. ;
Kovac, J. M. ;
Kuo, C. L. ;
Leduc, H. G. ;
Leitch, E. M. ;
Llombart, N. ;
Lueker, M. ;
Mason, P. ;
Megerian, K. ;
Moncelsi, L. ;
Netterfield, C. B. ;
Nguyen, H. T. ;
O'Brient, R. ;
Ogburn, R. W. ;
Orlando, A. ;
Pryke, C. ;
Rahlin, A. S. ;
Reintsema, C. D. ;
Richter, S. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2015, 812 (02)
[7]   Joint Analysis of BICEP2/Keck Array and Planck Data [J].
Ade, P. A. R. ;
Aghanim, N. ;
Ahmed, Z. ;
Aikin, R. W. ;
Alexander, K. D. ;
Arnaud, M. ;
Aumont, J. ;
Baccigalupi, C. ;
Banday, A. J. ;
Barkats, D. ;
Barreiro, R. B. ;
Bartlett, J. G. ;
Bartolo, N. ;
Battaner, E. ;
Benabed, K. ;
Benoit, A. ;
Benoit-Levy, A. ;
Benton, S. J. ;
Bernard, J. -P. ;
Bersanelli, M. ;
Bielewicz, P. ;
Bischoff, C. A. ;
Bock, J. J. ;
Bonaldi, A. ;
Bonavera, L. ;
Bond, J. R. ;
Borrill, J. ;
Bouchet, F. R. ;
Boulanger, F. ;
Brevik, J. A. ;
Bucher, M. ;
Buder, I. ;
Bullock, E. ;
Burigana, C. ;
Butler, R. C. ;
Buza, V. ;
Calabrese, E. ;
Cardoso, J. -F. ;
Catalano, A. ;
Challinor, A. ;
Chary, R. -R. ;
Chiang, H. C. ;
Christensen, P. R. ;
Colombo, L. P. L. ;
Combet, C. ;
Connors, J. ;
Couchot, F. ;
Coulais, A. ;
Crill, B. P. ;
Curto, A. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2015, 114 (10) :1-17
[8]   BICEP2. II. EXPERIMENT AND THREE-YEAR DATA SET [J].
Ade, P. A. R. ;
Aikin, R. W. ;
Amiri, M. ;
Barkats, D. ;
Benton, S. J. ;
Bischoff, C. A. ;
Bock, J. J. ;
Brevik, J. A. ;
Buder, I. ;
Bullock, E. ;
Davis, G. ;
Day, P. K. ;
Dowell, C. D. ;
Duband, L. ;
Filippini, J. P. ;
Fliescher, S. ;
Golwala, S. R. ;
Halpern, M. ;
Hasselfield, M. ;
Hildebrandt, S. R. ;
Hilton, G. C. ;
Irwin, K. D. ;
Karkare, K. S. ;
Kaufman, J. P. ;
Keating, B. G. ;
Kernasovskiy, S. A. ;
Kovac, J. M. ;
Kuo, C. L. ;
Leitch, E. M. ;
Llombart, N. ;
Lueker, M. ;
Netterfield, C. B. ;
Nguyen, H. T. ;
O'Brient, R. ;
Ogburn, R. W. ;
Orlando, A. ;
Pryke, C. ;
Reintsema, C. D. ;
Richter, S. ;
Schwarz, R. ;
Sheehy, C. D. ;
Staniszewski, Z. K. ;
Story, K. T. ;
Sudiwala, R. V. ;
Teply, G. P. ;
Tolan, J. E. ;
Turner, A. D. ;
Vieregg, A. G. ;
Wilson, P. ;
Wong, C. L. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2014, 792 (01)
[9]   Detection of B-Mode Polarization at Degree Angular Scales by BICEP2 [J].
Ade, P. A. R. ;
Aikin, R. W. ;
Barkats, D. ;
Benton, S. J. ;
Bischoff, C. A. ;
Bock, J. J. ;
Brevik, J. A. ;
Buder, I. ;
Bullock, E. ;
Dowell, C. D. ;
Duband, L. ;
Filippini, J. P. ;
Fliescher, S. ;
Golwala, S. R. ;
Halpern, M. ;
Hasselfield, M. ;
Hildebrandt, S. R. ;
Hilton, G. C. ;
Hristov, V. V. ;
Irwin, K. D. ;
Karkare, K. S. ;
Kaufman, J. P. ;
Keating, B. G. ;
Kernasovskiy, S. A. ;
Kovac, J. M. ;
Kuo, C. L. ;
Leitch, E. M. ;
Lueker, M. ;
Mason, P. ;
Netterfield, C. B. ;
Nguyen, H. T. ;
O'Brient, R. ;
Ogburn, R. W. ;
Orlando, A. ;
Pryke, C. ;
Reintsema, C. D. ;
Richter, S. ;
Schwarz, R. ;
Sheehy, C. D. ;
Staniszewski, Z. K. ;
Sudiwala, R. V. ;
Teply, G. P. ;
Tolan, J. E. ;
Turner, A. D. ;
Vieregg, A. G. ;
Wong, C. L. ;
Yoon, K. W. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2014, 112 (24)
[10]   A review of metal mesh filters [J].
Ade, Peter A. R. ;
Pisano, Giampoalo ;
Tucker, Carole ;
Weaver, Samuel .
MILLIMETER AND SUBMILLIMETER DETECTORS AND INSTRUMENTATION FOR ASTRONOMY III, 2006, 6275