PLANCK: High Frecuency Instrument (HFI)

Después del lanzamiento, me resulta un poco raro hablar de los instrumentos de Planck. De alguna forma ahora son más reales, hoy se empezarán a encender los sistemas de criogenía y los instrumentos en un proceso bastante largo (55 días) para comprobar su buen funcionamiento, calibrarlos y evaluar el nivel de sensibilidad alcanzado.  Bueno, pues mejor escribir sobre HFI antes de que se acabe la misión.

El Instrumento de Alta Frecuencia de Planck (HFI) trabaja en seis frecuencias entre 100 y 857 GHz. Los detectores del HFI son bolómetros, que consisten en dispositivos que reciben la radiación que es absorbida por una rejilla cuya impedancia está equilibrada con la del vacío, incrementando la temperatura de termómetros de estado sólido.  En pocas palabras, unos termómetros muy avanzados, capaces de medir 1 millonésima parte de la temperatura del CMB, por ejemplo a 100 GHz, 2.5 micro K al final de la misión.

Para poder alcanzar tal precisión, los bolómetros deben estar refrigerados a una temperatura de 100 mK (1/10 parte de Kelvin sobre el cero absoluto).

Estos bolómetros no son sensibles a una frecuencia específica, por lo que necesitan definir el ancho de banda por medio de bocinas, filtros y lentes; que además conducen la radiación hacia los detectores.

HFI lleva dos tipos de bolómetros

Esquemático de HFI

Esquemático de HFI

HFI en calibración

HFI en calibración

los spider-web (por la forma de tela de araña de la rejilla) y bolómetros sensibles a la polarización. En total 20 bolómetros son spider-web (sin polarización) y 32 son sensibles a la polarización.

La siguiente tabla resume las características de los detectores de HFI.

Característica del Instrumento

Frecuencia Central en GHz

100

143

217

353

545

857

Resolución espectral frecuencia/Deltafrecuencia

3

3

3

3

3

3

Tecnología del detector

Bolómetros Spiderweb y sensibles a polarización

Temperatura del detector

0.1 K

Sistema de refrigeración

20K Sorption Cooler + 4K J-T + 0.1 K Dilution

Número de bolómetros Spiderweb

0

4

4

4

4

4

Número de bolómetros sensibles a la polarización

8

8

8

8

0

0

Resolución angular (FWHM minutos de arco)

9.5

7.1

5.0

5.0

5.0

5.0

Temperatura equivalente de ruido del detector

50

62

91

277

1998

91000

DeltaT/T intensidad (10-6 microK/K)

2.5

2.2

4.8

14.7

147

6700

DeltaT/T polarización (U y Q) (10-6 microK/K)

4.0

4.2

9.8

29.8

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2 respuestas a PLANCK: High Frecuency Instrument (HFI)

  1. litomd dijo:

    Interesantísimo. En la conferencia inaugural de la Semana de Ciencias de este año el conferencista decía que nuestro parámetro para identificar inteligencia en otras partes del universo podría ser la capacidad de tales extraterrestres para construir un radiotelescopio, ya que nosotros mismos esperamos que construyendo radiotelescopios podamos detectar los intentos de comunicación de otras criaturas inteligentes con nosotros.
    Supongo que el objetivo de Plank no es necesariamente escuchar comunicaciones de extraterrestres, pero no cabe duda de que se trata de un extraordinario artefacto de estudio del universo, con una tecnología igualmente impresionante.
    Si entiendo bien la idea del HFI es que tenga la capacidad de “escuchar” un rango concreto de frecuencias entre 100 y 857 GHz, sintonizando 6 “canales” en ese rango.
    Algo muy similar a lo que hacemos cuando sintonizamos una radio o un canal de televisión, claro que radio y televisión se transmiten en frecuencias mucho más bajas (del orden de los KHz y MHz) y no requieren toda la tecnología del HFI para sintonizarse.
    Y entonces viene la pregunta, una vez sintonizados los canales correctos ¿Qué esperamos escuchar?
    Y otra pregunta, una tecnología tan refinada ¿tiene otras aplicaciones? Es decir, ¿existen otras situaciones en las que nos interese escuchar frecuencias tan altas y que requieran ese tipo de tecnología? En todo caso, no me imagino cómo podríamos llegar a una temperatura tan baja como 100mK ¡en la tierra!
    ¡Gracias por compartir todo esto con nosotros!

  2. Nancy dijo:

    Quisiera entender un poco más, pero de plano ya eso no depende de ustedes sino de mi falta de formación en esos campos tan impresionantes. Estoy muy orgullosa de ustedes. Felicidades

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