3K宇宙背景輻射

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更新時間: 2013-08-29

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  3k宇宙背景輻射


  宇宙微波背景輻射(又稱3K背景輻射)是一種充滿整個宇宙的電磁輻射。特徵和絕對溫標2.725K的黑體輻射相同。頻率屬於微波範圍。


  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,建立了高靈敏度的號角式接收天線系統。1964年,他們用它測量銀暈氣體射電強度。為了降低噪音,他們甚至清除了天線上的鳥糞,但依然有消除不掉的背景雜訊。他們認為,這些來自宇宙的波長為7.35厘米的微波雜訊相當於3.5K。1965年,他們又訂正為3K,並將這一發現公諸於世,這一發現作為大爆炸宇宙創生理論的實測證據,對人類認識宇宙歷史作出了重大貢獻,為此獲1978年諾貝爾物理學獎。


  微波背景輻射的最重要特徵是具有黑體輻射譜,在0.3厘米-75厘米波段,可以在地面上直接測到;在大於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,因而不能直接測到;在小於0.3厘米波段,由於地球大氣輻射的干擾,要依靠氣球、火箭或衛星等空間探測手段才能測到。從0.054厘米直到數十厘米波段內的測量表明,背景輻射是溫度近於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的時空範圍內的事件。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。由於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於很久以前。微波背景輻射應具有比遙遠星系和射電源所能提供的更為古老的信息。微波背景輻射的另一特徵是具有極高度的各向同性。這有兩方面的含義:首先是小尺度上的各向同性。在小到幾十弧分的範圍內,輻射強度的起伏小於0.2-0.3%;其次是大尺度上的各向同性。沿天球各個不同方向,輻射強度的漲落小於0.3%。各向同性說明,在各個不同方向上,在各個相距非常遙遠的天區之間,應當存在過相互的聯繫。

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