El Observatorio Simons: soporte magnético superconductor de gran diámetro y gran capacidad de carga para un modulador...

Área de la Ciencia:

• Cosmología
• La astrofísica
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• El Observatorio Simons (SO) utiliza Telescopios de Pequeña Apertura (SAT) para buscar las anisotropías de polarización del fondo cósmico de microondas (CMB).
• Las placas de media onda rotativas (HWPs) son moduladores de polarización cruciales en SAT para la reducción del ruido.
• Los rodamientos magnéticos superconductores (SMB) permiten una rotación estable de HWP en entornos criogénicos.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y caracterizar un sistema SMB robusto para el modulador HWP de baja frecuencia SAT (SAT-LF).
• Para hacer frente al desafío de una carga pesada de 35 kg HWP en el SMB.
• Desarrollar un método predictivo para la rigidez de las PYME y evaluar su rendimiento.

Principales métodos:

• Se utilizaron simulaciones de elementos finitos con formulación H para la predicción cuantitativa de la rigidez.
• Evaluó varias geometrías de imanes y superconductores para optimizar el diseño de SMB.
• El rendimiento medido del SMB, incluida la rigidez, la disipación de calor inducida por la fricción y la estabilidad de rotación.

Principales resultados:

• Desarrolló un método predictivo para la rigidez de las PYME con predicciones dentro del 9% de las mediciones.
• Se obtiene una rotación estable de 2 Hz a 50 K con una apertura de 550 mm para la carga de 35 kg HWP.
• Se ha medido una baja disipación de calor inducida por fricción de 0,26 W durante la rotación.

Conclusiones:

• El sistema SMB diseñado soporta con éxito el SAT-LF HWP, permitiendo observaciones críticas de CMB.
• La metodología proporciona un enfoque fiable para el diseño de PYMES para futuros experimentos basados en HWP.
• Este trabajo avanza permitiendo tecnologías para la investigación de fondo cósmico de próxima generación.