尽管条件艰苦,BICEP项目经过紧张的准备,于2005年南极的夏天正式建造,到2006年就开始采集科学数据。由于条件有限,只有在每年南极极昼期间大约3个月的时间里,我们有机会运送给养,修复或者升级BICEP望远镜。这个时候我们会暂停观测,进行紧张的工程建设——比如加注大量的液氦,把整个望远镜都冷却到-270℃附近,来降低探测时的噪音。
在剩下的部分极昼以及整个极夜期间,BICEP会对一个特定的天区进行不间断观测,积累最长的曝光时间,提高探测数据的灵敏度。而在极夜到来之前,绝大多数BICEP成员都会撤出南极。事实上,只有一个人会留下来,我们把这个人叫做“过冬的人”(winterover),望远镜在整个极夜期间的运行和维护都由他来负责。这个岗位很艰苦,不仅任务艰巨,而且6个月见不到太阳的日子可不好过,因为屋子里是寂寞和孤独,屋子外面就是地球之极的黑暗和冰冻。
在下面的图里,左面房顶的“大锅”里是BICEP望远镜,右边的大家伙是直径10米的“南极望远镜”,目标都是对宇宙微波背景辐射进行最为缜密的测量。BICEP的大锅看起来大,其实它的作用只是遮挡来自地表的各种辐射干扰。真正的望远镜口径只有26厘米,大概还没有你的笔记本电脑大。安装在BICEP上的第一代仪器,从2006年观测到2009年。此后升级的第二代仪器BICEP2,观测效率由于探测器技术上的突飞猛进,一下子提高了近10倍!BICEP2于2008年底运抵南极观测站,从2009年运行到了2012年。
设在南极点附近的BICEP望远镜和南极望远镜。图片来源:哈佛大学
2008年加入约翰的研究团队之后,我主要负责处理分析第一代BICEP望远镜收集的数据。其间大概画了几千个图,做了各种分析手段的尝试和改进,大量的时间是艰难而沉闷的,因为总会有意想不到的困难出现,而你必须找到有效的解决方案,不然就会影响数据分析的可靠性,以及团队的整体进展。对分析结果的检验更是要进行各种严格而繁冗的检查,2009年就收集完成的第一代实验数据,为了配合BICEP的各项数据分析技术测试和交叉检验等要求,直到2013年10月才公布了分析结果,发表了最终的科学论文——这是此次新闻发布会之前,对宇宙原初引力波得到的最好结果。