Cosmonautas de la autopista, a la manera de los viajeros interplanetarios que observan de lejos el rápido envejecimiento de aquellos que siguen sometidos a las leyes del tiempo terrestre, ¿qué vamos a descubrir al entrar en un ritmo de camellos después de tantos viajes en avión, metro, tren? Julio Cortázar.
Desde Buenos Aires, Argentina

12/11/17 - DJ:

QUBIC: tras las ondas gravitacionales primordiales

T.E.L: 3 min.

Científicos argentinos forman parte de una colaboración internacional para construir dos instrumentos, uno de los cuales se instalará en la Puna Salteña, para medir la polarización modo B del Fondo de radiación de microondas.



UNA HISTORIA DE FONDO
Hacia 1964 dos ingenieros de la Bell descubrieron una señal al montar una antena. La señal era compatible con lo que Gamow y otros habían llamado radiación de fondo de microondas (CMB por sus siglas en inglés) y fue el gran espaldarazo que tuvo la Teoría del Big Bang.
Desde entonces se enviaron varios satélites para investigar esa radiación con más detalle: COBE, WMAP, y Planck. Lo que se descubrió es que esa radiación no es completamente homogénea, sino que se hallaron anisotropías.
Además se descubrió cierto grado de polarización. Se llama polarización cuando la radiación electromagnética tiene alguna dirección preferencial, como ocurre con los lentes para sol.

POLARIZACIONES
Los físicos diferencian entre dos formas de polarización del CMB. La polarización modo E se relaciona con pequeñas irregularidades en la forma en que se distribuyó la materia que luego formó las galaxias. La polarización modo B se relaciona con ondas gravitacionales primordiales, producidas en forma primitiva, muy cerca del Big Bang.

LA ASTRONOMÍA DE ONDA
Una tendencia en ascenso en la astronomía contemporánea está vinculada con la detección de ondas gravitacionales. Dentro de esta tendencia podríamos incluir también la necesidad de estudiar la polarización modo B, ya que al hacerlo, se obtendría conocimiento sobre el universo temprano.

Estudiar la polarización requiere medirla. A pesar de algunos intentos realizados hasta ahora, no se pudo medir esta polarización. Para eso se diseñó el experimento llamado QUBIC, una colaboración internacional entre Francia, Italia, el Reino Unido, Estados Unidos y...Argentina.


Para esto se piensa instalar un instrumento en el altiplano salteño, en Alto Chorrillos, cerca de San Antonio de los Cobres, a 200km de Salta y a 4800 msnm.
También se piensa instalar un segundo instrumento en la estación franco-italiana Concordia en la Antártida.
El sitio de Alto Chorrillos ya había sido evaluado para instalar el radiotelescopio LLAMA entre Argentina y Brasil. CONICET obtuvo un comodato por veinte años del gobierno provincial de un área de 400ha. Para QUBIC sólo se necesitan 100 m2.

Está previsto para mediados de 2018 la instalación del instrumento y su puesta en funcionamiento sería a finales del año que viene.

La detección de polarización primordial de modo B podría confirmar que hubo una etapa inflacionaria y sus características.
En la colaboración argentina figuran los investigadores Alberto Etchegoyen, Diego Harari, Beatriz García, Clementina García y Gustavo E. Romero.

¿Qué significa QUBIC y cómo son los instrumentos?
Q and U Bolometric Interferometer for Cosmology, es decir, Interferómetro Bolométrico Q y U para cosmología. Q y U son dos parámetros de Stokes, un conjunto de valores que describen el estado de polarización de la radiación electromagnética. Fueron definidos por George Gabriel Stokes.
Los instrumentos en construcción son descriptos en el white paper (indicado abajo) que traduciré grosso modo:
El interferómetro bolométrico propuesto es el equivalente milimétrico del primer interferómetro dedicado a la astronomía: el Fizeau. Se obtuvo colocando una máscara con dos agujeros en la entrada de pupila de un telescopio. Luego se observaron "fringes" o líneas de interferencia en el plano focal del instrumento. En este caso (ver figura) se usan unas antenas en forma de cuernos o "horns" que actúan como pupilas difractivas justo detrás de la ventana de un criostato. El campo eléctrico proveniente de una dirección del cielo experimenta una diferencia de fase debido a la distancia entre los cuernos. Los horns de atrás reemiten el campo preservando la diferencia de fase dentro del criostato. El patrón de interferencia que surge de los pares de cuernos se forman en el plano focal de un combinador que es, de hecho, un telescopio que superpone los campos eléctricos de todos los cuernos en cada punto del plano focal. La polarización del campo entrante es modulada usando una lámina de media onda o retardador. Una red de polarización separa ambas polarizaciones hacia dos diferentes planos focales, cada uno de los cuales mide una combinación de los parámetros de Stokes.
Cada instrumento tendría 400 antenas-horns, diseñadas para ser eficientes a través de las bandas de 150 y 220 GHz.


Un artículo sobre el experimento y la participación argentina fue publicado en el número 156 de Ciencia Hoy. Allí se indica: "El emplazamiento en plena puna salteña de esta clase de instalaciones traerá aparejada la necesidad de mejorar, entre otras cosas, la provisión de energía, las comunicaciones y los caminos de acceso al sitio, así como de construir en este y posiblemente en San Antonio de los Cobres sendas sedes que incluyan laboratorios y puedan ser compartidas por QUBIC y LLAMA. Se puede esperar, también, que ciertos beneficios económicos de estos proyectos se diseminen entre los pobladores de San Antonio de los Cobres en forma de demanda de bienes y servicios y ofertas de empleo".

Fuentes y enlaces relacionados
QUBIC Argentina
https://fisica.cab.cnea.gov.ar/particulas/html/qubic/

QUBIC: The QU Bolometric Interferometer for Cosmology
arXiv:1010.0645 [astro-ph.IM]
https://arxiv.org/abs/1010.0645

QUBIC Internacional
http://qubic.in2p3.fr/QUBIC/Home.html

CIENCIA HOY: "QUBIC. Un experimento internacional de cosmología observacional con participación argentina"
por Integrantes argentinos de la colaboración internacional QUBIC
Volumen 26 número 156 julio-agosto 2017.
http://cienciahoy.org.ar/

Sobre las imágenes
Crédito: Colaboración QUBIC.


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