Rivelatori superconduttivi per l’osservazione dei modi B della radiazione cosmica di fondo.

Abstract

L'osservazione dell'universo attraverso la rivelazione delle microonde ai limiti estremi della sensibilità strumentale è una delle chiavi per lo studio di aspetti di grande interesse in fisica astroparticellare. In particolare, in questo lavoro si affronta la tematica della ricerca di segnali che possano essere strettamente correlati alla fase inflazionaria dei primi istanti dell'universo. Il segnale ricercato è il cosiddetto modo B della polarizzazione del fondo a microonde che sarebbe stato generato dalle onde gravitazionali prodotte nella rapida espansione. Le misure dei modi B richiedono sensibilità di misura delle temperatura del fondo cosmico inferiori al micro-Kelvin che sono raggiungibili solo con rivelatori di nuova generazione. Tra questi, quelli criogenici superconduttivi con Transition Edge Sensor sono in sviluppo per il progetto Large Scale Polarization Explorer, che utilizzerà un pallone stratosferico per osservazioni fuori dall'atmosfera. Il lavoro di tesi è uno studio sperimentale di alcuni di questi, che sono stati progettati, realizzati, caratterizzati e analizzati rispetto al modello di funzionamento sviluppato.

The observation of the universe through microwave detection at the extreme limits of instrumental sensitivity is one of the keys to the study of aspects of great interest in astroparticle physics. In particular, this thesis addresses the search for signals that may be closely related to the inflationary phase of the early instants of the universe. The signal sought is the so-called B-mode of microwave background polarization that would have been generated by gravitational waves produced in the rapid expansion. Measurements of B modes require measurement sensitivities of cosmic background temperatures below the micro-Kelvin that are achievable only with next-generation detectors. Among these, superconducting cryogenic ones with Transition Edge Sensors are being developed for the Large Scale Polarization Explorer project, which will use a stratospheric balloon for observations outside the atmosphere. This thesis work is an experimental study of some of these, which have been designed, fabricated, characterized, and analyzed with respect to the developed operating model.