Detection of relic gravitational waves in the CMB: Prospects for CMBPol mission

Detection of relic gravitational waves, through their imprint in the cosmic microwave background radiation, is one of the most important tasks for the planned CMBPol mission. In the simplest viable theoretical models the gravitational wave background is characterized by two parameters, the tensor-to-scalar ratio $r$ and the tensor spectral index $n_t$. In this paper, we analyze the potential joint constraints on these two parameters, $r$ and $n_t$, using the potential observations of the CMBPol mission, which is expected to detect the relic gravitational waves if $r\gtrsim0.001$. The influence of the contaminations, including cosmic weak lensing, various foreground emissions, and systematical errors, is discussed.Comment: 26 pages, 19 figures, 4 tables; JCAP in pres

Characterization of foreground emission on degree angular scales for CMB B-mode observations: Thermal dust and synchrotron signal from Planck and WMAP data

We quantify the contamination from polarized diffuse Galactic synchrotron and thermal dust emissions to the B modes of the cosmic microwave background (CMB) anisotropies on the degree angular scale, using data from the Planck and Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) satellites. We compute power spectra of foreground polarized emissions in 352 circular sky patches located at Galactic latitude | b | > 20\ub0, each of which covers about 1.5% of the sky. We make use of the spectral properties derived from Planck and WMAP data to extrapolate, in frequency, the amplitude of synchrotron and thermal dust B-mode spectra in the multipole bin centered at \u2113 43 80. In this way we estimate the amplitude and frequency of the foreground minimum for each analyzed region. We detect both dust and synchrotron signal on degree angular scales and at a 3\u3c3 confidence level in 28 regions. Here the minimum of the foreground emission is found at frequencies between 60 and 100 GHz with an amplitude expressed in terms of the equivalent tensor-to-scalar ratio, rFG,min, between 3c0.06 and 3c1. Some of these regions are located at high Galactic latitudes in areas close to the ones that are being observed by suborbital experiments. In all the other sky patches where synchrotron or dust B modes are not detectable with the required confidence, we put upper limits on the minimum foreground contamination and find values of rFG,min between 3c0.05 and 3c1.5 in the frequency range 60-90 GHz. Our results indicate that, with the current sensitivity at low frequency, it is not possible to exclude the presence of synchrotron contamination to CMB cosmological B modes at the level requested to measure a gravitational waves signal with r 43 0.01 at frequency 72 100 GHz anywhere. Therefore, more accurate data are essential in order to better characterize the synchrotron polarized component and, eventually, to remove its contamination to CMB signal through foreground cleaning. \ua9 2016 ESO

QUBIC: Exploring the Primordial Universe with the Q&U Bolometric Interferometer

In this paper, we describe QUBIC, an experiment that will observe the polarized microwave sky with a novel approach, which combines the sensitivity of state-of-the-art bolometric detectors with the systematic effects control typical of interferometers. QUBIC’s unique features are the so-called “self-calibration”, a technique that allows us to clean the measured data from instrumental effects, and its spectral imaging power, i.e., the ability to separate the signal into various sub-bands within each frequency band. QUBIC will observe the sky in two main frequency bands: 150 GHz and 220 GHz. A technological demonstrator is currently under testing and will be deployed in Argentina during 2019, while the final instrument is expected to be installed during 2020.Fil: Mennella, Aniello. University of Milan; ItaliaFil: Barbaràn, Gustavo. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Bonaparte, Juan. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Di Donato, Andrés Leonardo. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Etchegoyen, Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Fasciszewski, Adrián. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Gamboa Lerena, Martin Miguel. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; ArgentinaFil: Garcia, Beatriz Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Gómez Berisso, Mariano. Centro Atómico Bariloche. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: González. Manuel. Centro Atómico Bariloche. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Luterstein, Raùl Horacio. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Harari, Diego Dario. Centro Atómico Bariloche. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Kristukat, Christian. Universidad Nacional de San Martín; ArgentinaFil: Medina, Maria Clementina. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto Argentino de Radioastronomía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto Argentino de Radioastronomía; ArgentinaFil: Mundo, Luis Mariano. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; ArgentinaFil: Pastoriza, Hernan. Centro Atómico Bariloche. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Ringegni, Pablo. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; ArgentinaFil: Romero, Gustavo Esteban. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto Argentino de Radioastronomía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto Argentino de Radioastronomía; ArgentinaFil: Scóccola, Claudia G.. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; ArgentinaFil: Suarez, Federico. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: The Qubic Collaboration. No especifíca;7th International Conference on New frontiers in PhysicsCretaGreciaCenter of the Orthodox Academy of Cret

QUBIC: The Q & U Bolometric Interferometer for Cosmology

The Q & U Bolometric Interferometer for Cosmology, QUBIC, is an innovative experiment designed to measure the polarization of the cosmic microwave background and in particular the signature left therein by the inflationary expansion of the Universe. The expected signal is extremely faint; thus, extreme sensitivity and systematic control are necessary in order to attempt this measurement. QUBIC addresses these requirements using an innovative approach combining the sensitivity of transition-edge sensor cryogenic bolometers, with the deep control of systematics characteristic of interferometers. This makes QUBIC unique with respect to others´ classical imagers experiments devoted to the CMB polarization. In this contribution, we report a description of the QUBIC instrument including recent achievements and the demonstration of the bolometric interferometry performed in laboratory. QUBIC will be deployed at the observation site in Alto Chorrillos, in Argentina, at the end of 2019.Fil: Battistelli, E. S.. Universita di Roma La Sapienza; ItaliaFil: Ade, P.. Cardiff University; Reino UnidoFil: Alberro, José Gabriel. Universidad Nacional de La Plata; ArgentinaFil: Almela, Daniel Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Amico, G.. Universita di Roma La Sapienza; ItaliaFil: Arnaldi, L. H.. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Auguste, D.. Laboratoire de l’Accelerateur Lineaire; FranciaFil: Bonaparte, J.. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Bottani, A.. Universidad Nacional de La Plata; ArgentinaFil: Di Donato, A.. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Etchegoyen, Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Fasciszewski, A.. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Ferreyro, Luciano Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Fracchia, D.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Gamboa Lerena, Martín Miguel. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; ArgentinaFil: Garcia, Beatriz Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: García Redondo, Manuel Elías. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Gomez Berisso, Mariano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Gonzalez, M.. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Harari, Diego Dario. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Kristukat, C.. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Medina, Maria Clementina. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto Argentino de Radioastronomía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto Argentino de Radioastronomía; ArgentinaFil: Mundo, L. M.. Universidad Nacional de La Plata; ArgentinaFil: Pastoriza, Hernan. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Platino, Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Ringegni, P.. Universidad Nacional de La Plata; ArgentinaFil: Romero, Gustavo Esteban. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto Argentino de Radioastronomía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto Argentino de Radioastronomía; ArgentinaFil: Salatino, M.. Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology; Estados UnidosFil: Salum, J. M.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Scoccola, Claudia Graciela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Astrofísica La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas. Instituto de Astrofísica La Plata; ArgentinaFil: Suarez, F.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: The QUBIC Collaboration. No especifíca