AliCPT实验中的底层数据处理与束流系统误差研究

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进几十年来,对宇宙微波背景辐射的观测与研究极大的推动了对宇宙学的理解,尤其是最近对CMB温度的各向异性的观测为早期宇宙的暴胀提供了越来越多的证据。暴胀理论是由Alan Guth与Andrei Linde在1981年首次提出的,他认为在宇宙大爆炸后不久后,宇宙会经历一段短期的超光速膨胀,在暴胀时期里的量子扰动在暴胀结束后在宇宙的密度分布上留下了印记,随着宇宙的演化变成了现在所观测到的宇宙结构。在暴胀时期同样会有引力波的存在,引力波的存在会导致宇宙微波背景辐射产生特定模式的极化,称之为B模式极化。在数据分析中以BB功率谱来定量的描述B模式极化在不同空间尺度上的各向异性。探测到CMB中的B模式极化将是对暴胀时期存在的一个有力的且直接的证据,目前许多实验组也在致力于探测到原初B模式极化信号。探测宇宙微波背景辐射的极化信号非常容易受到系统误差的影响,因为温度涨落在10-4K的上才显示出各向异性,且极化信号更小,只有温度涨落的约10%,所以即使微小的系统误差也会带来假极化信号,影响到B模式的测量。有两种可以去除这种假信号的方法,一种是在仪器层面上,增加新的模块或者采用新的架构减小系统误差;另一种通过数据分析的方法去除假极化信号。本文的工作作为阿里原初引力波偏振望远镜(Ali CMB Polarization Tele-scope,AliCPT)数据处理的一部分,目的是尽可能减少假极化信号在后续数据分析与处理时带来的影响。本文采用一种称为去投影(deprojection)的方法,以一种自修正的方法在数据分析的过程中将因束流不匹配带来的极化假信号扣除掉。通过模拟实验的方法,以模拟背景辐射天图、模拟探测器数据流、去投影、制图、计算功率谱的顺序,来研究束流不匹配这种系统误差对BB功率谱的影响,以及对比去投影前后的B模式功率谱来验证去投影方法的有效性。本文主由以下几部分内容组成:宇宙学简介、微波背景辐射观测方法、系统误差模拟、数据分析、系统误差的消除和修正以及最终结论。
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