Il fondo cosmico a microonde (CMB) è la radiazione residua, una reliquia dell’origine dell’Universo, che è rimasta dal disaccoppiamento dei fotoni dalla materia, un evento
avvenuta durante l’Universo primordiale, 380.000 anni dopo il Big Bang. La sua rilevazione nel 1964 e quella delle sue piccolissime fluttuazioni di temperatura nel 1992, grazie al satellite COBE – entrambe scoperte celebrate dai premi Nobel – sono tra i principali progressi scientifici del XX secolo. Le missioni WMAP (2001-2010) e Planck (2009-2013) hanno migliorato la risoluzione angolare e raggiunto una maggiore sensibilità nelle misurazioni.
Studi approfonditi nel 21 ° secolo dei telescopi spaziali WMAP e Planck ci hanno portato a una comprensione più completa profonda storia del nostro universo.
Il segnale polarizzato molto debole del CMB richiede esperimenti ancora più complessi e sensibili di quelli sviluppati fino ad ora per poterlo rilevare. Per affrontare questa sfida, la Collaboration in the QUBIC Project ha sviluppato uno strumento completamente nuovo. È racchiuso in un guscio cilindrico o criostato di 1,8 m di altezza e 1,6 m di diametro, che lo protegge e lo mantiene a -269 ° C. Si apre al cielo attraverso una finestra di 45 cm di diametro in polietilene rigido ad alta densità, trasparente alla radiazione a microonde che l’esperimento cerca di misurare; esamina meticolosamente e in dettaglio lo spazio in due frequenze: 150 e 220GHz, e registra detta radiazione con una nuova tecnica, ibrida tra due tecniche utilizzate negli studi CMB (chiamate rispettivamente interferometria e bolometria) per mezzo di un set di 1024 fotorilevatori, i cui segnali permettono di analizzare le caratteristiche della radiazione oggetto di studio. Per rilevare il segnale, il criostato verrà raffreddato globalmente a 4K (corrispondente a -269,15 ° C, solo 4 ° C, sopra lo zero assoluto), ma i sensori bolometrici devono funzionare a temperature 10 volte inferiori (~ 300 mK). Ciò implica la progettazione di un complesso sistema di raffreddamento, appositamente progettato per QUBIC.
Lo strumento è stato progettato dai membri della collaborazione internazionale QUBIC ed è in costruzione in diversi laboratori e istituti argentini ed europei. In Francia si sta lavorando sui rilevatori, sulla progettazione della loro meccanica, sull’elettronica di lettura e sulla programmazione; in Italia, sul criostato, specchi, trombe d’antenna e connettori; in Irlanda, sulle simulazioni ottiche; in Inghilterra, sulla progettazione del rivelatore a tromba, sulla criogenia interna, filtri e polarizzatore, e in Argentina, sull’adeguatezza del sito, sulla sua infrastruttura e sulla progettazione meccanica della montatura.
L’Argentina ha esperienza nella costruzione e gestione di strutture per grandi progetti di fisica sperimentale, ad esempio, grazie alla sua partecipazione all’osservatorio sui raggi cosmici Pierre Auger, situato a Malargüe, Mendoza.