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技術(shù)文章

微波背景輻射

2006/4/7 9:03:00

二十世紀(jì)六十年代初，美國科學(xué)家彭齊亞斯和R.W.威爾遜為了改進(jìn)衛(wèi)星通訊，建立了高靈敏度的接收天線系統(tǒng)。1964年，他們用它測量銀暈氣體射電強(qiáng)度時(shí)，發(fā)現(xiàn)總有消除不掉的背景噪聲，他們認(rèn)為，這些來自宇宙的的波長為7.35厘米的微波噪聲相當(dāng)于3.5K的熱輻射。1965年他們又將其修正為3K，并將這一發(fā)現(xiàn)公布，為此獲得了1978年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

　　微波背景輻射的最重要特征是具有黑體輻射譜，在0.3-75厘米波段，可以在地面上直接測到；在大于100厘米的射電波段，銀河系本身的超高頻輻射掩蓋了來自河外空間的輻射，因而不能直接測量；在小于0.3厘米波段，由于地球大氣輻射的干擾，要使用氣球、火箭或衛(wèi)星等空間探測手段才能測量。

　　從0.054厘米直到數(shù)十厘米波段的測量表明，背景輻射是溫度近于2.7K的黑體輻射，習(xí)慣稱為3K背景輻射。黑體譜現(xiàn)象表明，微波背景輻射是極大時(shí)空范圍內(nèi)的事件。因?yàn)橹挥型ㄟ^輻射與物質(zhì)之間的相互作用，才能形成黑體譜。由于現(xiàn)今宇宙空間的物質(zhì)密度極低，輻射與物質(zhì)的相互作用極小，所以，我們今天觀測到的黑體譜必定起源于很久以前。

　　微波背景輻射的另一特征是具有極高的各向同性。這具有兩方面的含義：①小尺度上的各向同性：在小到幾十弧分的范圍內(nèi)，輻射強(qiáng)度的起伏小于0.2-0.3%；②大尺度上的各向同性：沿天球各個(gè)不同方向，輻射強(qiáng)度的漲落小于0.3%。

　　各向同性說明，在各個(gè)不同方向上，各個(gè)相距非常遙遠(yuǎn)的天區(qū)之間，應(yīng)當(dāng)存在過相互聯(lián)系。微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是二十世紀(jì)天文學(xué)的重大成就，它對現(xiàn)代宇宙學(xué)產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響，可以與河外星系的紅移的發(fā)現(xiàn)相并論。

　　目前的看法認(rèn)為背景輻射起源于熱宇宙的早期。這是對大爆炸宇宙學(xué)的強(qiáng)有力支持。3K背景輻射與四十年代伽莫夫、海爾曼和阿爾菲根據(jù)當(dāng)時(shí)已知的氦豐度和哈勃常數(shù)等資料預(yù)言宇宙間充滿具有黑體譜的殘余輻射理論相符

 

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