一座2米寬、3600千克重的金屬結(jié)構(gòu)建筑從波士頓進(jìn)入了賓夕法尼亞大學(xué)的大衛(wèi)里滕豪斯實(shí)驗(yàn)室，大口徑望遠(yuǎn)鏡接收器(LATR)被小心翼翼地裝載在一輛叉車上，穿過狹窄的小巷和停車場(chǎng)，然后被放置在High Bay實(shí)驗(yàn)室，眾多學(xué)生和研究人員滿懷期待地觀看著。

但現(xiàn)在是工作和樂趣真正開始的時(shí)候，作為西蒙斯天文臺(tái)合作項(xiàng)目的成員，馬克·德夫林實(shí)驗(yàn)室的研究人員正在對(duì)LATR進(jìn)行最后研究。大口徑望遠(yuǎn)鏡接收器(LATR)是一種傳感器，將成為一個(gè)前沿天文臺(tái)的“心臟”。

其目標(biāo)是了解更多關(guān)于宇宙早期的信息，Simons天文臺(tái)將包括一系列位于智利北部阿塔卡馬沙漠的望遠(yuǎn)鏡，旨在探測(cè)宇宙微波背景(CMB)。宇宙微波背景輻射是大爆炸遺留下來的殘余輻射，天文學(xué)家研究這些微弱的波是為了更多地了解宇宙最初時(shí)刻，約為138.2億年前。通過研究大爆炸的“余輝”，了解更多關(guān)于宇宙隨時(shí)間演化的信息。參與西蒙斯天文臺(tái)項(xiàng)目的系統(tǒng)工程師米歇爾·利蒙說：微波背景輻射就像一塊化石，微波背景輻射甚至可以用于其他物理研究領(lǐng)域，比如測(cè)量中微子的質(zhì)量。

微波背景輻射是一個(gè)神奇的工具，可以讓我們學(xué)習(xí)各種各樣的東西。Devlin group的博士后徐志蕾(音譯)解釋說：但是測(cè)量微波背景輻射的挑戰(zhàn)在于信號(hào)非常微弱，因?yàn)樘⑷趿耍枰刂圃胍?，所有電子設(shè)備在更冷的時(shí)候工作得更好，如果天氣太熱，它們就會(huì)更吵。冷，在拉丁語中，意思是非常非常冷，宇宙微波背景輻射大約存在3開爾文，接近-267.7攝氏度。由于西蒙斯天文臺(tái)想要在超微波范圍內(nèi)研究宇宙微波背景輻射，需要將探測(cè)器的溫度降低到0.1開爾文。

從另一個(gè)角度看，0開爾文被稱為絕對(duì)零度，這是實(shí)際上不可能達(dá)到的最低理論溫度。作為低溫學(xué)的專家，Devlin小組正致力于為探測(cè)器找到宇宙微波背景輻射創(chuàng)造合適的超冷環(huán)境。低溫學(xué)是物理學(xué)的一個(gè)分支，研究在非常低的溫度下創(chuàng)造和研究物體。利用專業(yè)知識(shí)，該小組設(shè)計(jì)了巨大的金屬外殼，將容納所有的檢測(cè)技術(shù)，研究生朱寧峰和杰克·奧洛斯基-舍爾參與了LATR的設(shè)計(jì)。冰箱的制冷能力有限，Orlowski-Scherer在談到將進(jìn)入LATR內(nèi)部的超冷冰箱時(shí)說：我們必須設(shè)計(jì)出一種能夠與冷卻器輸出功率相匹配的儀器，限制在這個(gè)范圍內(nèi)意味著要精心設(shè)計(jì)。

作為有史以來最大的陸基微波背景輻射實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)模是之前天文臺(tái)的兩倍?；ㄔ谠O(shè)計(jì)上的大量時(shí)間，以及等待觀察LATR能否在真空壓力下工作的期待，令人興奮、具有挑戰(zhàn)性。Devlin實(shí)驗(yàn)室將在接下來的幾個(gè)月里進(jìn)行測(cè)試，以確保LATR在安裝絕緣材料、探測(cè)器、溫度計(jì)和傳感器之前能夠正常工作。與此同時(shí)，大口徑望遠(yuǎn)鏡(簡(jiǎn)稱LAT)正在德國(guó)生產(chǎn)，目標(biāo)是在2021年初將LATR和LAT組裝好并運(yùn)往智利。該天文臺(tái)的目標(biāo)是在2021年春天某個(gè)時(shí)候收集到“第一束光”。

Devlin整個(gè)職業(yè)生涯都在這個(gè)領(lǐng)域工作，最終產(chǎn)品將比他所做的任何CMB實(shí)驗(yàn)都要敏感10倍，有這樣一個(gè)長(zhǎng)期項(xiàng)目，很難有一個(gè)方面是他最期待的。短期目標(biāo)基于技術(shù)，但長(zhǎng)期目標(biāo)實(shí)際上是科學(xué)，研究把時(shí)間花在技術(shù)上，因?yàn)樽罱K，想要對(duì)天空進(jìn)行敏感測(cè)量。我們將會(huì)看到一些很酷的東西，宇宙在隨時(shí)間的演化，所以相信看到結(jié)果將會(huì)很有趣。

博科園｜研究/來自：賓夕法尼亞大學(xué)

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