宇宙微波背景：直接观测早期宇宙

宇宙微波背景（CMB）是早期宇宙的遗迹。其完美的 2.725K 黑体谱表明宇宙经历了一个炽热且电离的早期阶段；其各向异性（约 80 $\mu$K rms）为原始等离子体中光子 - 物质振荡的存在提供了有力证据，塑造了结构形成的初始阶段；其偏振态（约 3 $\mu$K rms），特别是其旋转分量（小于 0.1 $\mu$K rms），可能允许研究极早期宇宙的暴胀过程以及加速器无法达到的极高能物理。CMB 通过微波和毫米波望远镜进行观测，其测量推动了超灵敏测辐射热计探测器、精密调制器以及先进低温和空间技术的发展。在此，我们聚焦于 CMB 研究的新前沿：在大尺度和中等角尺度上对其线偏振态的精密测量，以及对穿过星系团的 CMB 光子的逆康普顿效应的测量。在此框架下，我们将描述地面、近地及空间实验利用大型探测器阵列所面临的巨大实验挑战。我们将表明，利用这些阵列获得的灵敏度和绘图速度的提升，必须伴随着系统效应（尤其是对于 CMB 偏振计）的相应减少以及对前景辐射认知的改进，从而充分利用这些任务的巨大科学潜力。