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【交流】新牛顿宇宙 第三章 微波背景辐射 3.1 预言和发现
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3.1 预言和发现 关于微波背景辐射的预言和发现，从互联网上可以查到很多资料。下面是其中一些资料对这个问题的描述： 1934年，Tolman是第一个研究有关宇宙背景辐射的人。他发现在宇宙中辐射温度的演化中温度会随时间而改变；而光子的频率随时间演化(即宇宙学红移)也会有所不同。但是当两者一起考虑时，也就是讨论光谱时(是频率与温度的函数)两者的变化会抵消掉，也就是黑体辐射的形式会保留下来。 1948年, 美国科学家阿尔弗(Ralph Alpher)和赫尔曼(Robert Herman)预言，宇宙大爆炸产生的残余辐射，由于宇宙的膨胀和冷却，如今它所具有的温度约为5K。但是他们的预言并未引起人们的普遍重视。 1948年，由旅美的俄国物理学家伽莫夫带领的团队估算出，如果宇宙最初的温度约为十亿度，则会残留有约5~10k 的黑体辐射。然而这个工作并没有引起重视。 1964年，苏联的泽尔多维奇(Zel'dovich)、英国的霍伊尔(Hoyle)、泰勒(Tayler)、美国的皮伯斯(Peebles)等人的研究预言，宇宙应当残留有温度为几开的背景辐射，并且在厘米波段上应该是可以观测到的，从而重新引起了学术界对背景辐射的重视。美国的狄克(Dicke)、劳尔(Roll)、威尔金森(Wilkinson)等人也开始着手制造一种低噪声的天线来探测这种辐射，然而另外两个美国人无意中先于他们发现了背景辐射。 1964年，美国贝尔实验室的工程师阿诺•彭齐亚斯(Penzias)和罗伯特•威尔逊(Wilson)架设了一台喇叭形状的天线，用以接受“回声”卫星的信号。为了检测这台天线的噪音性能，他们将天线对准天空方向进行测量。他们发现，在波长为7.35cm的地方一直有一个各向同性的讯号存在，这个信号既没有周日的变化，也没有季节的变化，因而可以判定与地球的公转和自转无关。 起初他们怀疑这个信号来源于天线系统本身。1965年初，他们对天线进行了彻底检查，清除了天线上的鸽子窝和鸟粪，然而噪声仍然存在。于是他们在《天体物理学报》上以《在4080兆赫上额外天线温度的测量》为题发表论文正式宣布了这个发现。 紧接着狄克、皮伯斯、劳尔和威尔金森在同一杂志上以《宇宙黑体辐射》为标题发表了一篇论文，对这个发现给出了正确的解释：即这个额外的辐射就是宇宙微波背景辐射。这个黑体辐射对应到一个3k的温度。之後在观测其他波长的背景辐射推断出温度约为2.7K。 宇宙背景辐射的发现在近代天文学上具有非常重要的意义，它给了大爆炸理论一个有力的证据。彭齐亚斯和威尔逊也因发现了宇宙微波背景辐射而获得1978年的诺贝尔物理学奖。 后来人们在不同波段上对微波背景辐射做了大量的测量和详细的研究，发现它在一个相当宽的波段范围内良好地符合黑体辐射谱，并且在整个天空上是高度各相同性的，只是具有一个微小的偶极各相异性：在赤经 11.3±0.1 h，赤纬 4±2°的地方温度略高，在相反的方向温度略低，人们认为这是由银河系运动带来的多普勒效应所引起的。 参考文献 41 宇宙背景辐射 http://baike.baidu.com/view/26183.htm 42 宇宙微波背景辐射 http://baike.baidu.com/view/250987.htm |
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