Angular resolution at map level in the QUBIC instrument

Desde su descubrimiento en los años 1960, el fondo cósmico de microondas (CMB, por sus siglas en ingles) se ha convertido en una importante herramienta observacional para entender la física del universo temprano. El parámetro r, definido como la amplitud de las perturbaciones tensoriales relativas a las escalares, está acotado actualmente al rango r < 0.056. QUBIC es un instrumento terrestre diseñado para buscar señales muy débiles de los modos B en las anisotropías de la polarización a escalas angulares intermedias (l ∼ 30 − 200). Para lograr este objetivo, QUBIC combina dos técnicas muy usadas en la comunidad CMB: interferometría y bolometría. En este trabajo calculamos la resolución angular de una simulación end-to-end con dos métodos independientes: Fit y Sigma. Concluimos que la reconstrucción que realiza el software es apropiada ya que la resolución medida con ambos métodos calibrados coincide con los valores teóricos de la resolución esperada.Since its discovery in the 1960s, the cosmic microwave background (CMB) radiation has become a very important observational tool to understand the physics of the early universe. The parameter r, defined as the relative amplitude of tensor to scalar perturbations, is currently constrained to the range r < 0.056. QUBIC is a ground-based instrument designed to search for very weak B-mode signals in polarization anisotropies at intermediate angular scales (l ∼ 30 − 200). To achieve this goal, QUBIC combines two widely used techniques in the CMB community: interferometry and bolometry. In this work, we compute the angular resolution for an end-to-end simulation using two independent methods: Fit and Sigma. We conclude that the reconstruction performed by the software is appropriate since the resolution measured with both calibrated methods coincides with the theoretical value of the expected resolution.Fil: Gamboa Lerena, Martín Miguel. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Scoccola, Claudia Graciela. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Ade, P.. Cardiff University; Reino UnidoFil: Alberro, José Gabriel. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; 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: Arnaldi, L. H.. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Bonaparte, J.. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Bottani, A.. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; ArgentinaFil: Cobos Cerutti, Agustin Cleto. 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: Duca, Clara. 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: 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: Garcia, Beatriz Alicia. 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. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: González, Manuel. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Harari, Diego Dario. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Kristukat, C.. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Mundo, Luis Mariano. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; ArgentinaFil: Pastoriza, Hernan. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; 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. 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: Salum, Juan 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: Supanitsky, Alberto Daniel. 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: Wicek, F.. Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules; FranciaFil: Zannoni, M.. Istituto Nazionale Di Fisica Nucleare; ItaliaFil: Zullo, A.. Istituto Nazionale Di Fisica Nucleare; ItaliaReunión Anual de la Asociación Argentina de AstronomíaViedmaArgentinaUniversidad Nacional de Río NegroInstituto Argentino de Radioastronomí

Cosmic-Ray Anisotropies in Right Ascension Measured by the Pierre Auger Observatory

We present measurements of the large-scale cosmic-ray (CR) anisotropies in R.A., using data collected by the surface detector array of the Pierre Auger Observatory over more than 14 yr. We determine the equatorial dipole component, through a Fourier analysis in R.A. that includes weights for each event so as to account for the main detector-induced systematic effects. For the energies at which the trigger efficiency of the array is small, the east-west method is employed. Besides using the data from the array with detectors separated by 1500 m, we also include data from the smaller but denser subarray of detectors with 750 m separation, which allows us to extend the analysis down to ∼0.03 EeV. The most significant equatorial dipole amplitude obtained is that in the cumulative bin above 8 EeV, %, which is inconsistent with isotropy at the 6σ level. In the bins below 8 EeV, we obtain 99% CL upper bounds on d ⊥ at the level of 1%-3%. At energies below 1 EeV, even though the amplitudes are not significant, the phases determined in most of the bins are not far from the R.A. of the Galactic center, at GC =-94°, suggesting a predominantly Galactic origin for anisotropies at these energies. The reconstructed dipole phases in the energy bins above 4 EeV point instead to R.A. that are almost opposite to the Galactic center one, indicative of an extragalactic CR origin

QUBIC VI: cryogenic half wave plate rotator, design and performances

Inflation Gravity Waves B-Modes polarization detection is the ultimate goal of modern large angular scale cosmic microwave background (CMB) experiments around the world. A big effort is undergoing with the deployment of many ground-based, balloon-borne and satellite experiments using different methods to separate this faint polarized component from the incoming radiation. One of the largely used technique is the Stokes Polarimetry that uses a rotating half-wave plate (HWP) and a linear polarizer to separate and modulate the polarization components with low residual cross-polarization. This paper describes the QUBIC Stokes Polarimeter highlighting its design features and its performances. A common systematic with these devices is the generation of large spurious signals synchronous with the rotation and proportional to the emissivity of the optical elements. A key feature of the QUBIC Stokes Polarimeter is to operate at cryogenic temperature in order to minimize this unwanted component. Moving efficiently this large optical element at low temperature constitutes a big engineering challenge in order to reduce friction power dissipation. Big attention has been given during the designing phase to minimize the differential thermal contractions between parts. The rotation is driven by a stepper motor placed outside the cryostat to avoid thermal load dissipation at cryogenic temperature. The tests and the results presented in this work show that the QUBIC polarimeter can easily achieve a precision below 0.1{\deg} in positioning simply using the stepper motor precision and the optical absolute encoder. The rotation induces only few mK of extra power load on the second cryogenic stage (~ 8 K).Comment: Part of a series of 8 papers on QUBIC to be submitted to a special issue of JCA

Constraining models for the origin of ultra-high-energy cosmic rays with a novel combined analysis of arrival directions, spectrum, and composition data measured at the Pierre Auger Observatory

The combined fit of the measured energy spectrum and shower maximum depth distributions of ultra-high-energy cosmic rays is known to constrain the parameters of astrophysical models with homogeneous source distributions. Studies of the distribution of the cosmic-ray arrival directions show a better agreement with models in which a fraction of the flux is non-isotropic and associated with the nearby radio galaxy Centaurus A or with catalogs such as that of starburst galaxies. Here, we present a novel combination of both analyses by a simultaneous fit of arrival directions, energy spectrum, and composition data measured at the Pierre Auger Observatory. The model takes into account a rigidity-dependent magnetic field blurring and an energy-dependent evolution of the catalog contribution shaped by interactions during propagation. We find that a model containing a flux contribution from the starburst galaxy catalog of around 20% at 40 EeV with a magnetic field blurring of around 20° for a rigidity of 10 EV provides a fair simultaneous description of all three observables. The starburst galaxy model is favored with a significance of 4.5σ (considering experimental systematic effects) compared to a reference model with only homogeneously distributed background sources. By investigating a scenario with Centaurus A as a single source in combination with the homogeneous background, we confirm that this region of the sky provides the dominant contribution to the observed anisotropy signal. Models containing a catalog of jetted active galactic nuclei whose flux scales with the γ-ray emission are, however, disfavored as they cannot adequately describe the measured arrival directions

Design and implementation of the AMIGA embedded system for data acquisition

The Auger Muon Infill Ground Array (AMIGA) is part of the AugerPrime upgrade of the Pierre Auger Observatory. It consists of particle counters buried 2.3 m underground next to the water-Cherenkov stations that form the 23.5 km$^2$ large infilled array. The reduced distance between detectors in this denser area allows the lowering of the energy threshold for primary cosmic ray reconstruction down to about 10$^{17}$ eV. At the depth of 2.3 m the electromagnetic component of cosmic ray showers is almost entirely absorbed so that the buried scintillators provide an independent and direct measurement of the air showers muon content. This work describes the design and implementation of the AMIGA embedded system, which provides centralized control, data acquisition and environment monitoring to its detectors. The presented system was firstly tested in the engineering array phase ended in 2017, and lately selected as the final design to be installed in all new detectors of the production phase. The system was proven to be robust and reliable and has worked in a stable manner since its first deployment.Comment: Accepted for publication at JINST. Published version, 34 pages, 15 figures, 4 table