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技术文章

微波背景辐射

2006/4/7 9:03:00

二十世纪六十年代初，美国科学家彭齐亚斯和R.W.威尔逊为了改进卫星通讯，建立了高灵敏度的接收天线系统。1964年，他们用它测量银晕气体射电强度时，发现总有消除不掉的背景噪声，他们认为，这些来自宇宙的的波长为7.35厘米的微波噪声相当于3.5K的热辐射。1965年他们又将其修正为3K，并将这一发现公布，为此获得了1978年的诺贝尔物理学奖。

　　微波背景辐射的最重要特征是具有黑体辐射谱，在0.3-75厘米波段，可以在地面上直接测到；在大于100厘米的射电波段，银河系本身的超高频辐射掩盖了来自河外空间的辐射，因而不能直接测量；在小于0.3厘米波段，由于地球大气辐射的干扰，要使用气球、火箭或卫星等空间探测手段才能测量。

　　从0.054厘米直到数十厘米波段的测量表明，背景辐射是温度近于2.7K的黑体辐射，习惯称为3K背景辐射。黑体谱现象表明，微波背景辐射是极大时空范围内的事件。因为只有通过辐射与物质之间的相互作用，才能形成黑体谱。由于现今宇宙空间的物质密度极低，辐射与物质的相互作用极小，所以，我们今天观测到的黑体谱必定起源于很久以前。

　　微波背景辐射的另一特征是具有极高的各向同性。这具有两方面的含义：①小尺度上的各向同性：在小到几十弧分的范围内，辐射强度的起伏小于0.2-0.3%；②大尺度上的各向同性：沿天球各个不同方向，辐射强度的涨落小于0.3%。

　　各向同性说明，在各个不同方向上，各个相距非常遥远的天区之间，应当存在过相互联系。微波背景辐射的发现被认为是二十世纪天文学的重大成就，它对现代宇宙学产生的深远影响，可以与河外星系的红移的发现相并论。

　　目前的看法认为背景辐射起源于热宇宙的早期。这是对大爆炸宇宙学的强有力支持。3K背景辐射与四十年代伽莫夫、海尔曼和阿尔菲根据当时已知的氦丰度和哈勃常数等资料预言宇宙间充满具有黑体谱的残余辐射理论相符

 

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