Tesi

Tesi triennali

Modellazione di componenti per polarimetri a microonde

La misura della polarizzazione del fondo cosmico richiede lo sviluppo e la modellazione di polarimetri caratterizzati da alta sensibilità e un livello minimo di effetti strumentali spuri.

Il lavoro di tesi si propone di implementare dei modelli di componenti utilizzate nel design di polarimetri a microonde e studiarne le prestazioni in funzione dei parametri caratteristici. I modelli verranno implementati utilizzando il software QUCS (http://qucs.sourceforge.net).

Referenti: Cristian Franceschet, Aniello Mennella

Design meccanico ed elettromagnetico di antenne a microonde per misure di polarizzazione

Le interfacce ottiche sono una parte cruciale nel design di ricevitori per gli esperimenti futuri mirati alla polarizzazione del fondo cosmico. In particolare le antenne devono essere caratterizzate da una risposta simmetrica e basso livello di polarizzazione spuria. Inoltre si richiede che possano essere prodotte con metodologie affidabili, economiche e scalabili.

Il lavoro di tesi si propone di implementare modelli elettromagnetici e meccanici di antenne corrugate per misure di polarizzazione di fondo cosmico e studiarne le prestazioni ottiche in funzione dei principali parametri costruttivi

Referenti: Aniello Mennella.

Tesi magistrali

Separazione componenti polarizzate in esperimenti di polarizzazione di fondo cosmico

L'estrazione dell'informazione cosmologica dalle osservazione del fondo cosmico richiede un dettagliato studio delle emissioni di foreground (sia galattiche che extra-galattiche) per poter ripulire i dati ed ottenere un genuino segnale di fondo cosmico.

Il lavoro di tesi propone lo studio di diverse tecniche di separazione delle componenti astrofisiche recentemente implementate con particolare attenzione a metodi "blind", che non necessitano di conoscenze a priori delle componenti da separare, al fine di ottimizzare la scelta delle frequenze di osservazione di futuri esperimenti. 

Referenti: Davide Maino, Maurizio Tomasi, Marco Bersanelli

Metodi avanzati per la determinazione dello spettro di potenza a grandi scale angolari in esperimenti di anisotropia di fondo cosmico

Lo spettro di potenza racchiude tutte le informazioni cosmologiche rilevanti che è possibile estrarre dai dati di un generico esperimento di anisotropia del fondo cosmico. E' di fondamentale importanza disporre di tecniche ottimali per l'estrazione dello spettro (sia in temperature che polarizzazione) che ne fornisca la miglior stima tenendo conto della sua effettiva statistica.

Il lavoro di tesi propone lo sviluppo e l'implementazione di algoritmi di maximum likelihood, sia nello spazio armoniche che in quello della mappa, in grado di fornire lo spettro di potenza in temperatura e polarizzazione della CMB nel caso di osservazioni a grandi scale angolari. 

Referenti: Davide Maino

Modellazione di polarimetri a microonde

La misura della polarizzazione del fondo cosmico richiede lo sviluppo e la modellazione di polarimetri caratterizzati da alta sensibilità e un livello minimo di effetti strumentali spuri.

Il lavoro di tesi si propone di implementare dei modelli di polarimetri per misure di polarizzazione di fondo cosmico. In una prima fase si studieranno i principali schemi utilizzati nei principali esperimenti in corso e successivamente si identificherà ed analizzerà un sottoinsieme di schemi (anche originali) che risulteranno maggiormente interessanti. I modelli verranno implementati utilizzando il software QUCS (http://qucs.sourceforge.net).

Referenti: Cristian Franceschet, Aniello Mennella

Studio dell'equazione di Friedmann

Le equazioni di Friedmann, corretta con il parametro Λ, descrive l'espansione di un universo omogeneo ed isotropo usando l'equazione della relatività generale. Essa prevede che lo spazio subisca un'espansione, descritta dal parametro di scala a(t). L'andamento di questo parametro è calcolabile facilmente integrando numericamente le equazioni di Friedmann, e sono numerosi i codici liberamente disponibili per fare questi calcoli.

Lo scopo di questa tesi magistrale è di usare questi strumenti numerici per calcolare il comportamento di universi significativamente diversi dall'attuale, in cui ad esempio lo spazio si trovi in una fase di contrazione (possibilità permessa teoricamente dalle equazioni). L'attività dovrebbe concentrarsi nello studio di come varia l'andamento temporale dei classici orizzonti cosmologici (orizzonte degli eventi, orizzonte delle particelle, cono di luce, sfera di Hubble), estendendo l'analisi fatta da Davis & Lineweaver (2004) che si concentrava solo su un modello realistico di universo.

L'utilità di questo lavoro di tesi consiste nel fatto che è diffusa ancora oggi tra i fisici una certa incomprensione del significato degli orizzonti temporali usati in cosmologia, come già evidenzia l'articolo di Davis e Lineweaver citato sopra. Lo studio di casi svariati permetterebbe di comprendere meglio il significato di ciascuno di questi.

È richiesta una buona competenza informatica, in un linguaggio numerico a scelta (C/C++, Fortran, Python, Julia…). Non è invece richiesta la conoscenza della teoria della relatività generale.

Referenti: Maurizio Tomasi.