We present constraints on cosmological and astrophysical parameters from high-resolution microwave background maps at 148 GHz and 218 GHz made by the Atacama Cosmology Telescope (ACT) in three seasons of observations from 2008 to 2010. A model of primary cosmological and secondary foreground parameters is fit to the map power spectra and lensing deflection power spectrum, including contributions from both the thermal Sunyaev-Zeldovich (tSZ) effect and the kinematic Sunyaev-Zeldovich (kSZ) effect, Poisson and correlated anisotropy from unresolved infrared sources, radio sources, and the correlation between the tSZ effect and infrared sources. The power ℓ2Cℓ/2π of the thermal SZ power spectrum at 148 GHz is measured to be 3.4±1.4 μK2at ℓ = 3000, while the corresponding amplitude of the kinematic SZ power spectrum has a 95% confidence level upper limit of 8.6 μK2. Combining ACT power spectra with the WMAP 7-year temperature and polarization power spectra, we find excellent consistency with the LCDM model. We constrain the number of effective relativistic degrees of freedom in the early universe to be Neff = 2.79±0.56, in agreement with the canonical value of Neff = 3.046 for three massless neutrinos. We constrain the sum of the neutrino masses to be Σmν < 0.39 eV at 95% confidence when combining ACT and WMAP 7-year data with BAO and Hubble constant measurements. We constrain the amount of primordial helium to be Yp = 0.225±0.034, and measure no variation in the fine structure constant α since recombination, with α/α0 = 1.004±0.005. We also find no evidence for any running of the scalar spectral index, dns/dln k = −0.004±0.012.

We present cosmological parameters derived from the angular power spectrum of the cosmic microwave background (CMB) radiation observed at 148 GHz and 218 GHz over 296 deg2 with the Atacama Cosmology Telescope (ACT) during its 2008 season. ACT measures fluctuations at scales 500 < ℓ < 10, 000. We fit a model for the lensed CMB, Sunyaev–Zel'dovich (SZ), and foreground contribution to the 148 GHz and 218 GHz power spectra, including thermal and kinetic SZ, Poisson power from radio and infrared point sources, and clustered power from infrared point sources. At ℓ = 3000, about half the power at 148 GHz comes from primary CMB after masking bright radio sources. The power from thermal and kinetic SZ is estimated to be , where . The IR Poisson power at 148 GHz is (Cℓ = 5.5 ± 0.5 nK2), and a clustered IR component is required with , assuming an analytic model for its power spectrum shape. At 218 GHz only about 15% of the power, approximately 27 μK2, is CMB anisotropy at ℓ = 3000. The remaining 85% is attributed to IR sources (approximately 50% Poisson and 35% clustered), with spectral index α = 3.69 ± 0.14 for flux scaling as S(ν)∝να. We estimate primary cosmological parameters from the less contaminated 148 GHz spectrum, marginalizing over SZ and source power. The ΛCDM cosmological model is a good fit to the data (χ2/dof = 29/46), and ΛCDM parameters estimated from ACT+Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) are consistent with the seven-year WMAP limits, with scale invariant ns = 1 excluded at 99.7% confidence level (CL) (3σ). A model with no CMB lensing is disfavored at 2.8σ. By measuring the third to seventh acoustic peaks, and probing the Silk damping regime, the ACT data improve limits on cosmological parameters that affect the small-scale CMB power. The ACT data combined with WMAP give a 6σ detection of primordial helium, with YP = 0.313 ± 0.044, and a 4σ detection of relativistic species, assumed to be neutrinos, with Neff = 5.3 ± 1.3 (4.6 ± 0.8 with BAO+H0 data). From the CMB alone the running of the spectral index is constrained to be dns/dln k = −0.034 ± 0.018, the limit on the tensor-to-scalar ratio is r < 0.25 (95% CL), and the possible contribution of Nambu cosmic strings to the power spectrum is constrained to string tension Gμ < 1.6 × 10−7 (95% CL).

We report on 23 clusters detected blindly as Sunyaev–ZEL'DOVICH (SZ) decrements in a 148 GHz, 455 deg2 map of the southern sky made with data from the Atacama Cosmology Telescope 2008 observing season. All SZ detections announced in this work have confirmed optical counterparts. Ten of the clusters are new discoveries. One newly discovered cluster, ACT-CL J0102−4915, with a redshift of 0.75 (photometric), has an SZ decrement comparable to the most massive systems at lower redshifts. Simulations of the cluster recovery method reproduce the sample purity measured by optical follow-up. In particular, for clusters detected with a signal-to-noise ratio greater than six, simulations are consistent with optical follow-up that demonstrated this subsample is 100% pure. The simulations further imply that the total sample is 80% complete for clusters with mass in excess of 6 × 1014 solar masses referenced to the cluster volume characterized by 500 times the critical density. The Compton y–X-ray luminosity mass comparison for the 11 best-detected clusters visually agrees with both self-similar and non-adiabatic, simulation-derived scaling laws.