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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.威爾遜為了改進衛星通訊，建立了高靈敏度的接收天線系統。1964年，他們用它測量銀暈氣體射電強度時，發現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，并將這一發現公布，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、火箭或衛星等空間探測手段才能測量。

　　從0.054厘米直到數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之間，應當存在過相互聯系。微波背景輻射的發現被認為是二十世紀天文學的重大成就，它對現代宇宙學產生的深遠影響，可以與河外星系的紅移的發現相并論。

　　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當時已知的氦豐度和哈勃常數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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