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3K背景辐射
来源校讯通物理网| 2020-01-14 04:23:02 发表| 分类:物理前沿

下面是关于“3K背景辐射”的详细内容,由校讯通整理发布!

3K宇宙背景辐射是60年代天文学上四大发现之一。发现者是美国的射电天文学家彭齐亚斯和威尔逊,他俩因此而荣获1978年度的诺贝尔物理学奖。瑞典科学院在颁奖的决定中指出:“彭齐亚斯和威尔逊的发现是一项带有根本意义的发现:它使我们能够获得很久以前,在宇宙的创生时期所发生的宇宙过程的信息。”

彭齐亚斯和威尔逊是在研究天电对通讯的干扰中得到这个发现的。1964年,他们在美国贝尔电话实验室安装一架卫星通讯用的喇叭形天线。这架天线有很强的方向性,即喇叭口对向天空某方向时,从地面及空中别的方向来的无线电干扰极其微小。他们利用这架天线去测量天空中各种原因造成的噪声。

这艰说的噪声,不是日常生活中的环境噪声(其人小用分贝表示),而是指电子仪器中的不规则的干扰信号。这信号的大小用温度来表示.因为电路中的不规则信号,是电子的热运动造成的。温度越高,电子的热运动越剧烈,仪器的噪声也就越大。有时对于不是热运动造成的噪声的强弱,也用温度来表示。

彭齐亚斯与威尔逊经过一年多的观测,发现当喇叭形天线指向天空的各个方向时,天空中都有一种噪声,其温度相当于3.5K。也就是说,这种从空中各个方向来的噪声是各向同性的。他们认为这不可能是从某一个辐射源发射来的。但究竟是怎么产生的,一时弄不明白。

恰在此时,他们从一位朋友那里得知,美国普林斯顿大学有一个研究小组,领导人为迪克教授,也在作这方面的研究,迪克等人预言,宇宙空间中有3K左右的背景辐射存在。为了寻找这种信号,他们在1964年底设计了一架望远镜,其结构跟彭齐亚斯的几乎一样。这架仪器还没有开始工作,他们就听到彭齐亚斯和威尔逊的研究成果。他们要寻找的正是彭齐亚斯和威尔逊已测到的。于是他们双方进行了互访,进行了科研合作,后来普林斯顿的小组完成了他们自己的测量,证实了彭齐亚斯和威尔逊的观测和研究结果。

迪克等人是怎么做出那个预言的?原来,他们根据的是“大爆炸宇宙学”假说。大爆炸宇宙学是40年代美国的伽莫夫等人提出的。他们从星系的运动来考虑宇宙o演化问题。观测表明,所有的星系都在不断地互棚麻了F。如果设想将这些星系反方向运动,追溯过去,就会看到很早以前,它们是挤在一起的。那是一种高温、离密度状态。这种状态就叫做“原始火球”。原始火球在一次大爆炸后分裂,物质不断地向四面八方膨胀。随着膨胀,温度越来越障低,冷却到一定程度时,物质凝聚为恒星和星系。

在大爆炸时,温度是极高的,后米温度慢慢地降低,经过约150亿年的降温,到现在,在宇宙空间中还残留着3K左右的辐射。这种辐射应该是热辐射。

彭齐亚斯和威尔逊最早的测量是用4080兆赫,即7.35厘米波长。随后,各国科学家在75厘米到0.3厘米的微波波段上进行了一系列的测量。所有的测量都接近于3K。这是比较准确的数值,完全符合于大爆炸宇宙学所推测的结果。

3K左右的微波辐射,在天空的各个方向上都存在,所以也叫做背景辐射。这个微波背景辐射的特征是各向同性的。但是,近来有人指出,应当存在微小的非各向同性。如果测量的灵敏度再提高,很可能会有所发现。

如果真的发现了对完全各向同性的偏离,哪怕是微小的偏离,都会引起人们对大爆炸宇宙学的某种怀疑。事实上,1989年发现的宇宙物质的大尺度结构,即在天空的某些区域中,星系和星系团联接成长城式的链状结构,长度达5亿光年。宇宙物质的这种不均匀分布,对于大爆炸宇宙学是个严重的挑战。

而3K微波背景辐射是否是完全各向同性之谜,对于这个问题的解决,也是举足轻重的。

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