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技術文章

微波背景輻射

2006/4/7 9:03:00

二十世紀六十年代初，美國科學家彭齊亞斯和R.W.威爾遜為了改進衛(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度時，發(fā)現(xiàn)總有消除不掉的背景噪聲，他們認為，這些來自宇宙的的波長為7.35厘米的微波噪聲相當于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年的諾貝爾物理學獎。

　　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空范圍內的事件。因為只有通過輻射與物質之間的相互作用，才能形成黑體譜。由于現(xiàn)今宇宙空間的物質密度極低，輻射與物質的相互作用極小，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，輻射強度的起伏小于0.2-0.3%；②大尺度上的各向同性：沿天球各個不同方向，輻射強度的漲落小于0.3%。

　　各向同性說明，在各個不同方向上，各個相距非常遙遠的天區(qū)之間，應當存在過相互聯(lián)系。微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)被認為是二十世紀天文學的重大成就，它對現(xiàn)代宇宙學產生的深遠影響，可以與河外星系的紅移的發(fā)現(xiàn)相并論。

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

 

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