Войти
Открытие космического микроволнового фонового излучения является крупным достижением в современной физической космология. Космическое фоновое излучение (CMB ) было измерено Эндрю МакКелларом в 1941 году при эффективной температуре 2,3 К с использованием линий поглощения звезды CN, наблюдаемых У. С. Адамсом. Теоретическая работа около 1950 года показала необходимость CMB для согласованности с простейшими релятивистскими моделями вселенной. В 1964 году американский физик Арно Пензиас и радиоастроном Роберт Вудро Вильсон заново открыли реликтовое излучение, оценив его температуру в 3,5 К, поскольку они экспериментировали с Рупорная антенна Холмделя. Новые измерения были приняты как важное свидетельство горячей ранней Вселенной (теория большого взрыва ) и свидетельство против конкурирующей теории устойчивого состояния. В 1978 году Пензиас и Уилсон были удостоены Нобелевской премии по физике за свои совместные измерения.
Bell Labs' рупорной антенной Crawford-Хилл, Нью-Джерси - В 1964 году при использовании рупорной антенны, Пензиас и Уилсон наткнулись на микроволновое фоновое излучение, которое пронизывает Вселенную. К середине 20-го века космологи разработали две разные теории, объясняющие создание Вселенной. Некоторые поддержали теорию стационарного состояния, которая утверждает, что Вселенная существовала всегда и будет продолжать существовать без заметных изменений. Другие верили в теорию Большого взрыва, которая утверждает, что Вселенная была создана в результате массового взрыва, подобного событию, миллиарды лет назад (позже было определено, что это произошло примерно 13,8 миллиардов лет ).
В 1941 году Эндрю Маккеллар использовал спектроскопические наблюдения У.С. Адамса линий поглощения CN в спектре звезды типа B для измерения фоновой температуры черного тела 2,3 К. Маккеллар упомянул о своем обнаружении. как «вращательную» температуру межзвездных молекул », без ссылки на космологическую интерпретацию, утверждая, что температура« будет иметь собственное, возможно, ограниченное, значение ».
Спустя два десятилетия, работа при Bell Labs в Холмделе, Нью-Джерси, в 1964 году Арно Пензиас и Роберт Уилсон экспериментировали со сверхчувствительным, 6-метровым (20 футов) рупорная антенна, изначально построенная для обнаружения радиоволн, отраженных спутниками эхо-аэростатов. Чтобы измерить эти слабые радиоволны, они должны были устранить все распознаваемые помехи от своего приемника. Они устранили влияние радара и радиовещания, а также подавили помехи от тепла в самом приемнике, охладив его жидким гелием до -269 ° C, только на 4 К выше абсолютного нуля.
Когда Пензиас и Уилсон сократили свои данные, они обнаружили низкий, устойчивый, загадочный шум, который сохранялся в их приемнике. Этот остаточный шум был в 100 раз сильнее, чем они ожидали, равномерно распространялся по небу и присутствовал днем и ночью. Они были уверены, что зарегистрированное ими излучение на длине волны 7,35 сантиметра исходит не от Земли, Солнца или нашей галактики. После тщательной проверки их оборудования, удаления нескольких голубей , гнездящихся в антенне и очистки скопившегося помета, шум остался. Оба пришли к выводу, что этот шум исходит из-за пределов нашей галактики, хотя им не было известно о радиоисточнике, который мог бы его объяснить.
В то же время Роберт Х. Дик, Джим Пиблс и Дэвид Уилкинсон, астрофизики в Принстонский университет всего в 60 км (37 миль) от нас готовился к поиску микроволнового излучения в этой области спектра. Дике и его коллеги пришли к выводу, что Большой взрыв должен был рассеять не только вещество, которое сконденсировалось в галактики, но также, должно быть, вызвало огромный выброс радиации. При наличии соответствующих приборов это излучение должно быть обнаружено, хотя и в виде микроволн, из-за огромного красного смещения.
Когда его друг Бернард Ф. Берк, профессор физики из Массачусетского технологического института, рассказал Пензиасу о В препринте Джима Пиблза, который он видел, о возможности обнаружения радиации, оставшейся от взрыва, заполнившего вселенную в начале ее существования, Пензиас и Уилсон начали осознавать значение того, что, по их мнению, было новым открытием. Характеристики излучения, обнаруженного Пензиасом и Уилсоном, точно соответствуют излучению, предсказанному Робертом Х. Дике и его коллегами из Принстонского университета. Пензиас позвонил Дике в Принстон, и тот немедленно отправил ему копию еще не опубликованной статьи Пиблза. Пензиас прочитал газету, снова позвонил Дике и пригласил его в Bell Labs, чтобы посмотреть на рупорную антенну и послушать фоновый шум. Дике, Пиблз, Уилкинсон и П. Дж. Ролл интерпретировали это излучение как сигнатуру Большого взрыва.
Чтобы избежать потенциального конфликта, они решили опубликовать свои результаты совместно. Две записи были срочно перенесены в Astrophysical Journal Letters. В первом Дике и его соратники подчеркнули важность космического фонового излучения как доказательства теории большого взрыва. Во второй записке, совместно подписанной Пензиасом и Уилсоном под названием «Измерение избыточной температуры антенны при 4080 Мегациклов в секунду», они сообщили о существовании остаточного фонового шума 3,5 К, остающегося после учета компонента поглощения неба в 2,3 К. и инструментальный компонент 0,9 К, и приписал «возможное объяснение», данное Дике в его сопроводительном письме.
В 1978 году Пензиас и Уилсон были удостоены Нобелевской премии по физике за их совместное обнаружение. Они разделили приз с Петром Капицей, который получил его за работу, не имеющую отношения к делу. В 2019 году Джим Пиблз был также удостоен Нобелевской премии по физике «за теоретические открытия в физической космологии».
