Programme d’observations des anisotropies polarisées du CMB : démonstrateur BRAIN Scientific driver du programme Nos axes de développement expériences au sol – depuis l’antarctique : Dôme C imageur CLOVER| prototype BRAIN Planck (2007) réflexion/participation à EPIC (NASA) et/ou une mission européenne Conseil Scientifique -- 1 mars 2004 J.G.Bartlett M.Piat

Uses of CMB Polarization Constraining ICs & tighter constraints on params Gravity waves from Inflation nature of gravity test of inflation energy scale Lensing reconstruction constraints on Dark Energy neutrino mass measurement

Planck 2007 Two different types of polarization patterns (Hu & Dodelson 2002)

Fiducial WMAP Model Reionization Optical depth Lensing signal C. Rosset

Dôme C Excellente transmission atmosphérique pendant quasiment toute l’année Possibilité d’intégrer sur la même région pendant une longue période Turbulence atmosphérique réduite

BRAIN: concepts d’instrument - interférométrie et imagerie BRAIN: interféromètre bolométrique Une nouvelle génération d’instruments BRAIN combine les méthodes radio et les méthodes de photométrie sub-mm/mm Le sub-mm/mm est à l’interface radio/IR Avancée importante vers le développement des futurs instruments sub-mm/mm avec la R&D matrice de bolomètres

Interféromètre astronomique:  D s Interférence du signal optique provenant de 2 télescopes 1 ligne de base D Déphasage entre les deux signaux Dépend de la position sur le ciel Apparition d’un motif d’interférence type trous d’Young Mesure directe du coefficient de Fourier sur le ciel pour k=D Si le détecteur intègre tout le signal Zone observée

Intérêts de l'interférométrie bolométrique Modulation naturelle du signal polarisé Modulation de la phase plutôt que de faire tourner la polarisation Mesure des 4 paramètres de Stokes simultanément Mode de Fourier des paramètres de Stokes pour la ligne de base -- relation directe aux modes E et B Effets systématiques réduits et pas d'aberrations Pas de miroirs, utilisation de la surface collectrice maximale Interféromètre: réduction des effets de l’atmosphère Excellente sensibilité - traitement des données moins complexe Bolomètre: excellente sensibilité Interférométrie: traitement des données moins complexe – spectre de puissance

Principe de mesure sur une ligne de base I, U, Q, V: Paramètres de Stokes

Cryostat (Rome La Sapienza) Sidelobes Shield Large window (foam) Indium seals for dewar 50K 2.2K Horns Phase Switch, Interferometer Bolometers Two cylinders, One for detectors, One for refrigerator

Optique froide (Cardiff) Cornets Archeops: First prototype:

La collaboration Université of Wales Cardiff University of Cambridge Università di Roma La Sapienza Centre d’Etude Spatial des Rayonnements (CESR Toulouse) Centre de Spectroscopie Nucléaire et de Spectroscopie de Masse (CSNSM) APC

Implications de l’APC Simulations: en cours Déphaseur mécanique Spécification de l’instrument Stratégie d’observation Décomposition E/B Effets systématiques Déphaseur mécanique Electronique d’acquisition Relation avec R&D bolomètres Bolomètres supraconducteurs Électronique à SQUID

Dielectric Phase Shifter Simulation et design en cours avec le LISIF (P6) Premières simulations encourageantes BE Didier Imbault, Walter Bertoli, Daniel Vincent (LPNHE)

Tentative d’agenda Déphaseur Acquisition-contrôle Design, tests piezo  Mai 2004 Réalisation  Juillet 2004 Tests  Septembre 2004 Etude version 2 Acquisition-contrôle Prise en main EGSE  Mai 2004 Définition interfaces  Juillet 2004 Codage interfaces  fin 2004 Communication  fin 2005 Campagne 2004 (italien) : test de logistique Campagne 2005 :

Campagne Antarctique fin 2005 Campagne de 4 mois Mi-octobre 2005 à fin février 2006 Chronologie à détailler Mi-octobre : vol vers Terra Nova Bay avec l’équipement Mi-octobre à mi-novembre : assemblage et tests à TNB Fin-novembre : Emballage et vol vers Dôme-C Décembre-Février : mesures d’été Fin-février : préparation du système pour l’hiver Personnel APC: 1 chercheur instrumentaliste ~50j 1 IR acquisition ~50j 2 IR/chercheurs impliqués ~50j

Estimation des besoins humains à l’APC Déphaseur 1BE 0,75FTE sur 1 an 1AI tests 0,2FTE sur 1 an 1IR électronicien 0,3FTE sur 1 an Acquisition-contrôle 1IR 0,5FTE sur 2 ans 0,2FTE sur 5 mois de suite

Financements Financement acquis: PNRA (institut polaire italien) 2003 : 50k€ Cardiff/Cambridge university 2003 : 15k€ PNC 2004: 5k€ BQR Paris 7: 25k€ IN2P3: voir R&D bolomètres Financements demandés (ou à demander): IPEV (Institut Paul Emile Victor): 50k€ Fédération APC: à définir

Compétition internationale C.Rosset