微波背景辐射
微波背景辐射

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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