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Title:Analysis and characterization of thermal systematic effects on the PLANCK LFI data
Authors:Petrushevska, Tanja (Author)
Files:.pdf tesi_specialistica.pdf (23,33 MB)
 
Language:English
Work type:Not categorized (r6)
Tipology:2.09 - Master's Thesis
Organization:UNG - University of Nova Gorica
Abstract:The cosmic microwave background radiation discovered by Penzias and Wilson in 1965, is considered one of the most important experimental evidences in favour of the Hot Big Bang standard cosmological model. This radiation provides an image of the Universe when it was about 380,000 years old and has a blackbody spectral distribution at temperature T=2.725±0.002 K, index of thermodynamic equilibrium with the mater in epoch when it was released. The cosmic background radiation presents anisotropies at level of 10 5 which provide valuable information about the origin and the evolution of the Universe. After the discovery of background radiation, tens of experiments have been performed to measure this radiation and its anisotropies. In 1992 the COBE satellite revolutionized cosmology by detecting temperature anisotropies for the first time. Launched on May 14, 2009, Planck is a European Space Agency mission designed to measure the CMB anisotropies with an accuracy set by fundamental astrophysical limits. To do this, Planck is imaging the whole sky with an unprecedented combination of sensitivity ( ΔT/T~2*10^-6), angular resolution (to 5’), and 9 frequency coverage (30 857 GHz). To reach these ambitious requirements, Planck uses an active cryogenic thermal system which cools the instruments to 0.1 K. The high sensitivity of the instrument and the cryogenic system makes the thermal systematic effects study of crucial importance to the scientific success. The thesis is divided into six chapters: 1. Chapter 1 explains the properties of the cosmic background radiation and its anisotropies; 2. Chapter 2 presents a short overview of the various experiments dedicated to the study of cosmic background radiation; 3. Chapter 3 describes the Planck mission, its instruments and its goals, in particular the Low Frequency Instrument (LFI) and its thermal structure; Chapter 4 discusses the analysis of the LFI thermal stability. This work was carried out in the Physics department at the University of Trieste, at the LFI Data Processing Centre located at INAF (Instituto Nazionale di AstroFisica) - OATS (Astronomical Observatory of Trieste); Chapter 5 presents the results of this analysis; in Chapter 6 conclusions are drawn and proposals for future work are discussed.
Keywords:Cosmic background radiation, CMB, Planck, satellite mission
Year of publishing:2010
Publisher:Department of Physics, University of Trieste
COBISS_ID:5006331 Link is opened in a new window
URN:URN:SI:UNG:REP:KGDVFX6I
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Metadata:XML RDF-CHPDL DC-XML DC-RDF
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Language:Italian
Title:Analisi e caratterizzazione degli effetti sistematici di tipo termico sui dati di PLANCK - LFI
Abstract:La radiazione cosmica di fondo nelle microonde scoperta nel 1965 da Penzias e Wilson, `e considerata una delle piu` importanti prove sperimentali a favore del modello cosmologico standard noto come Big Bang caldo. Questa radiazione, fornisce un’immagine dell’Universo quando aveva circa 380.000 anni ed ha una distribuzione spettrale di corpo nero alla temperatura T = 2.725±0.002 K, indice dell’equilibrio termodinamico con la materia nell’epoca quando `e stata rilasciata. La radiazione cosmica di fondo presenta anisotropie a livello di 10 5 che forniscono delle informazioni preziose riguardo l’origine e l’evoluzione dell’Universo. Dopo la scoperta della radiazione di fondo, sono stati condotti decine di esperimenti per misurare la radiazione e le sue anisotropie. Nel 1992, il satellite COBE ha rivoluzionato la cosmologia rilevando queste anisotropie per la prima volta. Lanciata il 14 maggio 2009, Planck `e una missione dell’Agenzia Spaziale Europea progettata per misurare le anisotropie della radiazione cosmica di fondo con una precisione senza precedenti. Planck osserva tutto il cielo con sensibilita` ΔT/T~2*10^-6, risoluzione angolare fino a 5’ e copertura in 9 bande di frequenza da 30 a 857 GHz. Per raggiungere questi ambiziosi requisiti, Planck utilizza un sistema criogenico che ra↵redda gli strumenti fino a 0.1 K. L’elevata sensibilita` dello strumento e il complesso sistema criogenico rende lo studio degli e↵etti termici sistematici (argomento principale di questa tesi) di importanza fondamentale per il successo scientifico della missione. La tesi si articola in sei capitoli: 1. nel Capitolo 1 si presentano le proprietà della radiazione cosmica di fondo e le sue anisotropie; 2. nel Capitolo 2 si fa una breve panoramica dei vari esperimenti dedicati allo studio della radiazione cosmica di fondo; 3. nel Capitolo 3 si descrive la missione Planck, i suoi strumenti ed i suoi scopi, in particolare lo strumento di bassa frequenza (Low Frequency Instrument, LFI) e la sua struttura termica; nel Capitolo 4 si descrive l’analisi dei dati sulla stabilità termica dello strumento LFI di Planck. Il lavoro `e stato e↵ettuato presso il dipartimento di fisica dell’Università di Trieste e presso il Data Processing Centre di LFI situato presso INAF (Instituto Nazionale di AstroFisica) - OATS (Osservatorio Astronomico di Trieste). nel Capitolo 5 si presentano i risultati di questa analisi; nel Capitolo 6 si traggono le conclusioni e si mostrano le proposte per il futuro proseguimento del lavoro.
Keywords:radiazione cosmica di fondo, CMB, Planck, missione satellitare


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