SPECTER：用于 CMB 谱失真测量的具有增强灵敏度的仪器概念

宇宙微波背景 (CMB) 能谱偏离完美黑体辐射可唯一性地探测广泛的物理现象， ranging 从原始宇宙中基本物理 ($\mu$ 失真) 到后期类星体反馈过程 ($y$ 失真)。虽然 $y$ 失真可通过对比 COBE/FIRAS 的灵敏度适度提升来检测，但 $\Lambda$CDM 预测的 $\mu$ 失真约小两个数量级，需显著提升灵敏度，前景干扰 presents a serious obstacle。标准模型下，$\mu$ 的主要贡献来自通过丝绸阻尼注入能量，使其对波数 $k \approx 1-10^{4}$ Mpc$^{-1}$ 的原始功率谱具有灵敏度。本文提出一种新型仪器概念 SPECTER，旨在稳健地探测 $\mu$。该仪器技术类似于 LiteBIRD，但配备绝对温度校准系统。采用 Fisher 方法，我们优化仪器配置以针对 $\mu$ 进行优化，同时对前景杂质进行边际化处理。与傅里叶变换光谱仪器设计不同，SPECTER 可独立设置各频段及其灵敏度，具有显著灵活性。我们预测 SPECTER 在经历前景边际化后，能在 1 (4) 年观测时间下（对应任务持续 2 (8) 年）以约 $\approx 5\sigma$ (10$\sigma$) 的置信度探测到 $\Lambda$CDM 预测的 $\mu$ 失真。我们的优化配置包括 16 个频段覆盖 1-2000 GHz，约150 GHz 处具有约1度尺度的角分辨率，共计 1100 个探测器.此外，SPECTER 还能在亚百分之一精度下测量 $y$ 失真及其相对论修正，在百分之一精度下测量离子化气体的总热能和平均温度。