Mesure des anisotropies de polarisation du fond diffus cosmologique avec l'interféromètre bolométrique QUBIC

Measuring the polarisation anisotropy of the Cosmic Microwave Background with the QUBIC bolometric interferometer

• Auteur / Autrice : Marie-Anne Bigot-Sazy
• Direction : Jean-Christophe Hamilton
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Champs, particules, matière
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interférométrie

Anisotropie

Fond diffus cosmologique

Résumé

La quête des modes B de polarisation du fond diffus cosmologique est aujourd'hui un des enjeux scientifiques majeurs de la cosmologie observationnelle. Observer les modes B constituerait une sonde directe de la période d'inflation. La détection de ce signal, attendu à un niveau très faible, représente un défi technologique. Il nécessite non seulement une sensibilité importante, mais aussi une soustraction des signaux d'avant-plans et un très bon contrôle des effets systématiques. Dans ce but, un important travail expérimental est en cours. L'instrument QUBIC est une des expériences dédiées à la détection des modes B. Il est basé sur une technologie novatrice : l'interférométrie bolométrique, qui permet de réunir les avantages d'un imageur en terme de sensibilité et ceux d'un interféromètre en terme de contrôle des effets systématiques. Dans ce manuscrit, nous expliquerons le concept de l'instrument et nous décrirons ses composantes. Nous nous concentrerons sur le combineur optique de l'instrument dont nous expliciterons le rôle et nous présenterons une méthode développée afin d'étudier l'impact des aberrations optiques et des désalignements des composantes du combineur sur la sensibilité globale de l'instrument. Nous introduirons une procédure de calibration spécifique à l'interférométrie bolométrique basée sur la redondance des lignes de base : la self-calibration. Cette méthode permet de calibrer les paramètres qui caractérisent complètement l'instrument simultanément et pour chaque canal cornet-bolomètre-pointage. Finalement, nous présenterons les dernières avancées des simulations sur la fabrication des cartes avec l'instrument QUBIC et sur l'estimation des spectres de puissance.

The quest of B-mode polarisation of the cosmic background is one of the scientific priorities of the observational cosmology today. Observing the B-mode would be the most direct way to constrain the period of inflation. The detection of such a weak signal is however a real experimental challenge. In addition to a high statistical sensitivity (huge number of horns and bolometers required), future experiments will need an excellent quality of foreground removal and an unprecedented control of systematics. An important experimental effort aiming at the detection of the B-mode is in progress. The QUBIC instrument is one of the many experiments dedicated to the search of B-mode, it is based on a novel technology: bolometric interferometry. In this thesis, we explain the design of this instrument and we describe the different components. We will focus on the optical beam combiner, we will present a method which allows to study the effects of optical aberrations and of misalignments of the components of the combiner on the global sensitivity of the instrument. We will develop a new specific procedure of calibration: the self-calibration, specific to bolometric interferometry, which is based on the redundancy of baselines. The self-calibration relies on comparing ail the redundant baselines with each others and permits to calibrate parameters that characterize completely the instrument at the same time for each channel. Finally, we will present the latest results of the simulation for the map-making with the instrument QUBIC and the estimation of the power spectra from the resulting maps.