مصفوفة بيسيب وكيك

بيسيب ومصفوف كيك (بالإنجليزية : BICEP and Keck Array) بيسيب هي تجربة لقياس استقطاب إشعاع الخلفية الميكرويفي الكوني وهي تجرى في القطب الجنوبي. وسميت التجربة بيسيب  (BICEP) اختصارا لـ
Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization . تقوم بقياسات التجربة عدة هوائيات (تلسكوبات)  لأشعة الميكروويف ذات أجهزة بولومترية حساسة للاستقطاب . ويتبع هذا النظام تلسكوب مرصد القطب الجنوبي كما يتبعه مصفوف كيك  ، ويشركان أيضا في القياسات.
تجرى تجربة بيسيب على مراحل ، حيث أجريت التجربة بيسيب 1 بين يناير 2006 إلى ديسمبر 2008 ، وأجريت التجربة بيسيب 2 من يناير حتى ديسمبر 2012 . وحاليا توجد التجربة بيسيب 3 في مرحلة البناء منذ 2014 وهي تتكون من 2560 مكشاف . بالإضافة إلى ذلك يعمل مصفوف كيك منذ 2011 بثلاثة من خمس تلسكوبات مخطط لها ، وهو يتكون من 512 مكشاف .
بنيت تلسكوبات بيسيب في محطة أموندسن-سكوت بالقطب الجنوبي ، حيث يوجد أيضا مرصد القطب الجنوبي . ويوجد مصفوف كيك في معمل الجزء المظلم لمرصد مارتن بوميرانز . وقد أجريت قياسات للترددات 100 جيجا هرتز و150 جيجا هرتز في المنطقة السماوية فوق القطب الجنوبي . 
تشترك في الأبحاث هناك عدة مؤسسات علمية وجامعات أمريكية من ضمنها كالتيك ومركز هارفارد-سميثونيان للفيزياء الفلكية وجامعة كارديف وجامعة شيكاغو ، ومؤسسة الطاقة الذرية والطاقة المتجددة الفرنسية ، وجامعة كاليفورنيا سان ديجو (بيسيب 1 ، وبيسيب 2) ، والمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا الأمريكي NIST وجامعة تورنتو بكندا (بيسيب 2 ، وبيسيب 3 ، مصفوف كيك) و"جامعة كيس وسترن ريزيرف " (مصفوف كيك).
أعلن العلماء المشاركون بتاريح 17 مارس 2014 قياس نمط ب من الاستقطاب ، وتمت قياسه "بيسيب 2" على مستوى دقة r = 0.20.

الأهداف

الهدف من تجارب بيسيب هو قياس استقطاب إشعاع الخلفية الميكرويفي الكوني  وهي تهدف على وجه التحديد إلى قياس نمط ب الذي هو الجزء المغناطيسي من استقطاب الأشعة الميكرويفي الخلفي ،و يوصف رياضيا بـ تدوير curl .  تجرى تجربة بيسيب في  محطة أمندسن - سكوت بالقطب الجنوبي.
قامت ثلاثة تلسكوبات بمسح لنفس المنطقة من السماء فوق القطب الجنوبي  . يشترك في تلك القياسات وتفسيرها عدد كبير من المؤسسات العلمية والجامعات الأمريكية ، كما تشترك فيها مؤسسات علمية وجامعات من فرنسا وكندا ، وهي مذكورة أعلاه .

مصفوف كيك

كان هناك هوائي تلسكوب كبير انتهى عملة موجودا بالقرب من تلسكوب بيسيب في مبنى مرصد مارتن بوميرانتز في القطب الجنوبي . وفي هذا المكان بني مصفوف كيك بحيث يستغل هذا الهوائي الكبير .
يتكون مصفوف كيك من خمسة أجهزة لقياس الاستقطاب ، كل واحد منها له نفس تصميم بيسيب 2 ولكنه يستخدم ثلاجة أنبوب نبضي بدلا من الوعاءالكبير للهيليوم السائل .
وبدأت الثلاثة تلسكوبات الرصد في الصيف الأسترالي 2010 -2011 ، وبدأ الاثنان الآخران الرصد في عام 2012. وكان رصد جميع المستقبلات مركزة على استقبال تردد 150 جيجا هرتز حتى عام 2013 ، وبعدها حُول اثنان من التلسكوبات لرصد تردد 100 جيجا هرتز .  كل جهاز لقياس الاستقطاب كان مكونا أيضا من تلسكوب بصري (لتقليل العمليات الروتينية) ، وكانت جميعها مبردة بواسطة مبرد صمام نبضي عند درجة حرارة 4 كلفن ومصفوفات بؤرة مستوية من 512 رأس حساسة من نوع Transition edge sensor ومبردة هي الأخرى إلى درجة 250 مللي كلفن ، مما يشكل في المجموع 2560 مكشافا .
صرفت على المشروع "مؤسسة دبليو إم كيك الخيرية " نحو 3و2 مليون دولار ، كما شاركت عدة جهات اخرى في التمويل ومن ضمنها "المؤسسة الوطنية الخيرية للعلوم" ، وعدة هيئات خيرية أخرى .  وقد قام "أندرو لانج" برئاسة مشروع مصفوف كيك .

بيسيب 3

بعدما أنتهى بناء مصفوف كيك في عام 2012 أصبح استمرار القياس بتجربة بيسيب 2 ليس له داع وعلى الأخص لخفض التكاليف. سيشترك في القياسات الجديدة مصفوف كيك مع التقنية المتبعة في تجربة بيسيب ، ولكن مع تعديل جهاز التبريد بالهيليوم السائل لهذا التلسكوب الكبير ، وهذا هو ما يتم حاليا.
سيتكون بيسيب 3 من تلسكوب واحد ذو 2560 من المكشافات (وسيقوم بالرصد لتردد 95 جيجا هرتز) مثله مثل الخمس تلسكوبات لمصفوف كيك ، ولكن ستكون له فتحة 55 سنتيمتر . 
بهذا فسيكون له حصيلة ضوئية تمثل ضعف حصيلة مصفوف كيك. أحد سلبيات المستوى البؤري الواسع أ إذ أنه "يرى" حقل زاوية 26° مما يجعله يرصد جزءا من السماء ليس خاليا تماما من الشوشرة . سوف يتم بناء التجربة خلال عامي 2014 - 2015 ، خلال فصل الصيف في أستراليا.

تأييد التضخم الكوني والموجات الثقالية

كانت أجهزة تجربة بيسيب 2 مهيئة لتحسس نمط ب من إشعاع الخلفية الميكرويفي الكوني ، الذي يمثل "صدى" من إشارات موجات ثقالية في خلفية الموجات الثقالية الكونية التي نشأت في فترة التضخم الكوني بعذ الانفجار العظيم مباشرة . فمن المرجح أن أثارها تظهر في توزيع الاستقطاب في إشعاع الخلفية . 
وأعلن العلماء القائمين بتجربة بيسيب 2 في مارس 2014 عن أكتشفهم للنمط ب في إشعاع الخلفية الميكرويفي الكوني .
.
ويعتبر نمط ب بصمة إصبع لما حدث في الكون في مرحلة تضخمه بعد الانفجار العظيم بنحو 10⁻³¹ من الثانية.
بدأ ظهور إشعاع الخلفية الميكرويفي الكوني نفسه في عصر التحام أزواج إلكترون وبوزيترون نحو 380.000 سنة بعد الانفجار العظيم عندما انفصلت المادة عن الطاقة . فكان اكتشاف نمط ب من فترة نشأة الكون هو أحد أهم أهداف البحث العلمي ، إذ أنه يبين صورا أولى لموجات ثقالية كما يبين أيضا التضخم الكوني ويمثلان "الرعشة الأولى" للانفجار العظيم . 
ما سجله العلماء من نمط ب كان أشد كثيرا مما انتظره العلماء النظريون ، وظل العلماء التجريبيون الذين قاموا بالرصد ثلاثة أعوام كاملة في تحليل نتائجهم قبل اعلانهم النتيجة ، بغرض تفادي أخطاء قد تنشأ من اختلافات في توزيع الغبار في مجرتنا . كذلك أجريت التجربة بتلسكوبات في القطب الجنوبي بحيث تكون شوشرة جو الأرض أقل ما يمكن فلا تؤثر على نتيجة البحث . وبعد هذا الاكتشاف لا بد من دعمه من قبل مجموعة علماء آخرين يقومون بتجربة على هذا السبيل وتكون مؤيدة للنتائج علماء القطب الجنوبي ، حتى تعترف الهيئات العلمية العالمية بهذه النتيجة . وربما يأتي تلسكوب بلانك الفضائي بدليل في هذا المضمار.