半波片进动在宇宙微波背景偏振测量中引起的系统效应

测量 CMB 辐射偏振特征最易实现的方法是使用基于半波片旋转的斯托克斯偏振计。当前的观测宇宙学正开始受到系统效应存在的限制。带有旋转半波片(HWP)的斯托克斯偏振计通过对辐射线偏振分量进行调制,具有缓解一长串潜在系统效应的优势,但旋转 HWP 本身的存在可能引入新的系统效应,这些效应必须受控,这构成了 B 模实验设计中最关键的部分之一。在本文中,我们提出、模拟并分析了由旋转 HWP 进动产生的虚假信号。我们首先利用 Muller 形式主义的 3D 推广,找到了 HWP 进动对传播辐射所引系统效应影响的分析公式。随后我们进行了若干数值模拟,展示了该系统性对斯托克斯参数的影响。我们还推导并讨论了其对卫星实验所测 B 模的影响。我们找到了在 HWP 以角度 $\theta_0$ 作进动时斯托克斯偏振计输出斯托克斯参数的解析公式。我们展示了依赖于 HWP 惯性张量、自旋速度以及 $\theta_0$ 的结果。数值模拟的结果以电场的时间序列简单给出。最后,假设以卫星任务观测全天空,我们分析了其对 B 模测量的影响。鉴于当前 B 模实验的灵敏度,该效应不可忽略,因此是未来实验需要仔细考虑的一个系统效应。