Période 2016-2018

• Adam, R, "Observing clusters of galaxies with Sunyaev-Zel'dovich effect and the Polarization of the CMB: from Planck to NIKA", PhD thesis UGA, Sept, 2015
• Ritacco, A., "Polarimetry at millimetric wavelengths with NIKA and NIKA2", PhD thesis UGA, Oct 2016
• Ruppin, F., "Cosmology and dark matter with SZ observations of clusters of galaxies", PhD thesis UGA, Oct 2018
• Planck results 2015, Planck Legacy results 2018, Planck intermediate results 2016, 2017 et 2018, Planck Legacy Archive, https://www.cosmos.esa.int/web/planck/publications
• NIKA 150 GHz polarization observations of the Crab nebula and its spectral energy distribution, Ritacco et al., Astron. Astrophys. 616 (2018) A35
• Polarimetry at millimeter wavelengths with the NIKA camera : calibration and performance, Ritacco et al, Astron. Astrophys. 616 (2017) A33
• Absolute calibration of the polarisation angle for future CMB $B$-mode experiments from current and future measurements of the Crab nebula, Aumont, J., Macías-Pérez, J.F. Ritacco, A. & Ponthieu, arXiv180510475A
• Galactic Magnetic Field Reconstruction I : Constraints from polarized diffuse emission : Methodology and simulations, Pelgrims, V., Macías-Pérez, J.F. & Ruppin, F., arXiv:1807.10515, 2018a
• Galactic Magnetic Field Reconstruction I : Constraints from polarized thermal dust sky as seen by Planck, Pelgrims, V. & Macías-Pérez, J.F, arXiv1807.10516, 2018b
• The NIKA2 large-field-of-view millimetre continuum camera for the 30m IRAM telescope, R. Adam et al., Astron. Astrophys. 609 (2018) A115
• First Sunyaev-Zel'dovich mapping with NIKA2: implication of cluster substructures on the pressure profile and mass estimate, F. Ruppin et al., Astron. and Astrophys. 615 (2018) A112
• Impact of ICM disturbances on the mean pressure profile of galaxy clusters: a prospective study of the NIKA2 SZ large program with MUSIC synthetic clusters, F. Ruppin et al., arXiv:1901.04580
• Spatially and Spectrally resolved Sunyaev-Zel'dovich effects. A millimetre/submillimetre probe of the warm and hot universe, Mroczkowski et al 2019, SSRev, 215, 17

Plusiers activités se sont dévelopées autour de NIKA et NIKA2, et de l'exploitation scientifique de leur données:

L'experience prototype NIKA

Developpements instrumentaux pour la construction de NIKA2

Exploitation scientifique de NIKA2:

Nous avons aussi obtenus deux ANRs:

NIKA -  pour la construction de NIKA2

nika2sky - exploitation scientifique

Le LPSC est actuellement fortement involucré dans le developement de matrices de KIDs pour des prochaines experiences spatiales de detection du Fond Diffus Cosmologique.

RT CNES:  blablabal

NIKA / NIKA 2: The New IRAM KID Array

NIKA est une camera à base de matrices de KIDs (Kinetic Inductance Detectors) pour des observations dans deux bandes centrées à 1.25mm et 2.05mm avec le telescope de 30 m de l'IRAM. Il s'agit d'une collaboration internationale coordonnée par le LPSC, l’institut Néel et l’IPAG rassemblant  la France (IAS, CEA, IRAP, IEF, IAP), le Royaume-Uni (Cardiff University) et L’IRAM. L’équipe de NIKA a démontré pour la premiere fois la possibilité d’utiliser les détecteurs KIDs pour faire de l’astronomie millimétrique basée au sol. L’instrument prototype de NIKA est déjà installé au télescope 30m de l’IRAM et sera ouvert à la communauté scientifique à partir du mois de février 2014. En 2015 NIKA2 remplacera l’instrument NIKA en augmentant le nombre de détecteurs utilisés (de la centaine au millier) et donc sensiblement ses performances. Pour un savoir plus sur NIKA2 regardez:

http://ipag.osug.fr/nika2/Publications.html

  Campagne observationelle NIKA prototype Nov-2012. De droite à gauche, M. Calvo (IN), A. Catalano (LPSC), A. Monfardini (IN), J.F. Macias-Perez (LPSC) et N. Ponthieu (IPAG).

La science avec NIKA

Le but principal de l’instrument est de faire une detection en intensité et polarisation de source ponctuelle faibles et une cartographie d’emission de source étendues jusqu’à des échelles de 5 arcminutes.  Les buts principaux sont listés de suite:

1) Etude des premières phases de formation stellaire

2) Galaxies proches: mesures des emission de poussiere, estimation des contaminants radio (emission par syncrotron, free-free, ….)

3)  Quasars et objects à haut redshift.

4)   Amas de galaxies via l’effet Sunyaev Zel'dovich 

Effet SZ: le résultat de la distorsion du fond diffus cosmologique par des électron de grande énergie grâce à la diffusion Compton inverse, qui permet à ces électrons de transférer une grande partie de leur énergie aux photons de faible énergie du fond diffus. Ces distorsions sont observées dans le spectre du fond diffus cosmologique pour détecter les perturbations de densité dans l’Univers primordial.

5) Autres types de source (comètes, Gamma-Ray Burst, …) 

6) Source étendues et ponctuelles polarisées.

L’instrument NIKA

Un cryostat à dilution d’3He en 4He et un cryocooler à 4K permet de refroidir les matrices de détecteurs à 0.1K. L’architecture de l’instrument est principalement determinée par la necessité de refroidir les détecteurs. Le couplage optique entre le telescope et les détecteurs se fait à travers des miroirs d’alluminium à 300K extérieur au cryostat et des lentilles refroidies à l’intérieur du cryostat. Une vue du chemin optique de l’instrument est présentée dans la figure suivante. La sélection des longueurs d’onde pour les deux canaux à 1.25mm et 2.05mm est faite grace à une chaine de filtres passe bas métallique de type “mesh” placés dans les différents étages cryogénique à l’intérieur du cryostat.

Chemin optique de NIKA prototype                      Array de KID de NIKA prototype 

Les Detecteurs et l’électronique de lecture

Les KID (Kinetic Inductance Detectors) constitue un type de détecteur de photon supraconducteurs qui fonctionnent à des températures cryogéniques (dans le cas de NIKA 0.1 Kelvin).  Les photons millimétriques incidents sur un absorbeur constitué d’un materiau supraconducteur (pour NIKA Aluminium) ont une énergie suffisante pour casser des paires de Cooper et donc créer des quasi-particules. L’inductance cinétique du fil supraconducteurs est inversement proportionnelle à la densité des paires de Cooper et donc l’inductance cinétique augmente suite à l’absorption de photons. L’inductance est combinée avec une capacité pour former un résonateur millimétrique dont la fréquence de résonance change avec l’absorption des photons. Dans l’instrument prototype de NIKA nous utilisons des centaines de détecteurs couplés dans la meme matrice. Une électronique de lecture dédiée (NIKEL) a été développée pour pouvoir polariser et lire simultanément touts les détecteurs. 

L’implication du LPSC

Le LPSC développe une électronique adaptée pour NIKA appelée NIKEL. De plus, nous participons activement au développement des nouvelles matrices de KIDs (simulations HFFS principalement) et aux développements des outils d’étalonnage, vérification et exploitation scientifique des données issues de la camera.

Chercheurs Impliqués:

Juan Macias-Pèrez  : DR2 

Andrea Catalano : CR2     

Fréderic Mayet : MC        

Laurance Perroto: CR1      

Barbara Comis : post-doc   

Rémi Adam  : doctorant     

Alessia Ritacco : doctorant

La Collaboration NIKA