, Em uma manhã quente no início de julho, com 2,10 metros de largura, 8, Estrutura metálica de 000 libras fez o seu caminho de Boston para o Laboratório David Rittenhouse da Penn. O receptor telescópico de grande abertura (LATR) foi cuidadosamente carregado em uma empilhadeira e carregado por becos estreitos e estacionamentos antes de ser colocado no laboratório de High Bay, enquanto estudantes e pesquisadores assistiam com grande expectativa.

Mas agora é quando o trabalho, e a diversão, realmente começa. Como membros da colaboração do Observatório Simons, pesquisadores do laboratório de Mark Devlin estão dando os retoques finais no LATR, o sensor que será o "coração" de um observatório astronômico de ponta cujo objetivo é aprender mais sobre os primeiros momentos do universo.

O Observatório Simons incluirá uma série de telescópios, localizado no alto deserto de Atacama, no norte do Chile, que são projetados para detectar radiação cósmica de fundo (CMB). CMB é a radiação residual deixada pelo Big Bang, e os astrônomos estudam essas ondas fracas para aprender mais sobre os primeiros momentos do universo, quase 14 bilhões de anos atrás. Ao estudar este "resplendor" do Big Bang, os pesquisadores esperam aprender mais sobre a evolução do universo ao longo do tempo.

"É como um fóssil, "diz Michele Limon, um engenheiro de sistemas trabalhando no projeto do Observatório Simons, sobre como o CMB pode ajudar os astrônomos a olhar para trás no tempo. Limon também diz que o CMB poderia até ser usado em outras áreas da pesquisa física, como medir a massa dos neutrinos. "O CMB é uma ferramenta incrível que permite estudar todos os tipos de coisas, " ele diz.

Mas o desafio de medir o CMB é que o sinal é incrivelmente fraco. "Porque é tão fraco, precisamos controlar o ruído, "explica Zhilei Xu, um pós-doutorado no grupo Devlin. "E todos os eletrônicos funcionam melhor quando estão mais frios. Se estiver muito quente, eles são mais barulhentos. "

Frio, no caso do LATR, significa realmente, realmente, muito frio. O CMB existe em torno de 3 graus Kelvin, quase -450 graus Fahrenheit. E porque o Observatório Simons quer estudar o CMB na faixa de ultra-micro-ondas, eles precisarão deixar o detector ainda mais frio, até 0,1 graus Kelvin. Para perspectiva, 0 Kelvin é chamado de zero absoluto, a temperatura teórica mais baixa que não é realmente possível atingir.

Como especialistas em criogenia, um ramo da física que lida com a criação e o estudo de coisas em temperaturas muito baixas, o grupo Devlin está trabalhando na criação do tipo certo de ambiente superfrio para os detectores encontrarem o CMB. Usando sua experiência, o grupo projetou o invólucro metálico maciço que abrigará toda a tecnologia de detecção, com os alunos de pós-graduação Ningfeng Zhu e Jack Orlowski-Scherer fortemente envolvidos no projeto do LATR.

"Há um poder de resfriamento limitado da geladeira, "diz Orlowski-Scherer sobre a geladeira ultracongelada que vai dentro do LATR." Tivemos que projetar o instrumento de uma forma que pudesse corresponder ao que o refrigerador foi capaz de fornecer. Ficar abaixo do limite significava um design cuidadoso, " ele diz.

Como o maior experimento de CMB baseado em solo já construído, duas vezes maior que os observatórios anteriores, Zhu diz que o processo de design envolveu uma série de desafios de engenharia. A quantidade de tempo gasto trabalhando no projeto e a antecipação de esperar para ver se o LATR poderia resistir a pressões de vácuo foram "empolgantes, desafiante, e gratificante, "ele diz." É uma oportunidade única na vida. "

O laboratório Devlin passará os próximos meses executando testes para garantir que o LATR, cuja concha foi fabricada em Boston com todos os componentes com precisão de 1 mm, funciona como deveria antes de instalar o isolamento, detectores, termômetros, e sensores.

Em paralelo, o telescópio de grande abertura, LAT para abreviar, está sendo produzido na Alemanha com o objetivo de ter o LATR e o LAT montados e enviados ao Chile no início de 2021. O objetivo é que o observatório colete sua "primeira luz" em algum momento da primavera de 2021.

Devlin, que tem trabalhado nesta área durante toda a sua carreira, diz que o produto acabado será 10 vezes mais sensível do que qualquer outro experimento CMB em que ele trabalhou. Ele diz que com um projeto de longo prazo como esse é difícil ter um único aspecto pelo qual ele esteja mais ansioso, mas diz que é "fantástico" ter o LATR aqui na Penn e ver o progresso que está sendo feito a cada dia.

"Os objetivos de curto prazo são baseados em tecnologia, mas o objetivo de longo prazo é na verdade a ciência. Gastamos nosso tempo com tecnologia porque, em última análise, você deseja fazer medições sensíveis do céu. E vamos procurar coisas legais, a evolução do universo ao longo do tempo cósmico, então, só ver os resultados chegarem será divertido, "diz Devlin.