| Часть серии по |
| Физическая космология |
|---|
 |
|
Категория | Эта статья включает в себя список общих ссылок , но он остается в значительной степени непроверенным, поскольку в нем отсутствует достаточное количество соответствующих встроенных ссылок . ( Январь 2018 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Открытие космического микроволнового фонового излучения является важным событием в современной физической космологии . Космическое фоновое излучение ( CMB ) было измерено Эндрю МакКелларом в 1941 году при эффективной температуре 2,3 К с использованием линий поглощения звезд CN, наблюдаемых У. С. Адамсом. [1] Теоретическая работа около 1950 года [2] 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, когда они экспериментировали сРупорная антенна Холмделя . [3] Новые измерения были приняты как важное свидетельство горячей ранней Вселенной ( теория большого взрыва ) и свидетельство против конкурирующей теории устойчивого состояния . [4] В 1978 году Пензиас и Уилсон были удостоены Нобелевской премии по физике за свои совместные измерения.
История [ править ]
К середине 20 века космологи разработали две разные теории, объясняющие создание Вселенной. Некоторые поддержали теорию устойчивого состояния, согласно которой Вселенная существовала всегда и будет продолжать существовать без заметных изменений. Другие верили в теорию Большого взрыва , которая гласит, 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 назвал свое обнаружение «температурой вращения межзвездных молекул». без ссылки на космологическую интерпретацию, утверждающую, что температура «будет иметь собственное, возможно, ограниченное значение». [1]
За два десятилетия спустя, работая в Bell Labs в Холмделе, штат Нью - Джерси , в 1964 году, Арно Пензиас и Роберт Уилсон экспериментировали с сверхчувствительной, 6 метров (20 футов) рупорной антенны построен для обнаружения радиоволн отскочила спутников на воздушном шаре Echo . Чтобы измерить эти слабые радиоволны, они должны были устранить все распознаваемые помехи от своего приемника. Они устранили эффекты радара и радиовещания , а также подавили помехи от тепла в самом приемнике, охладив его жидким гелием до -269 ° C, всего на 4 K выше.абсолютный ноль .
Когда Пензиас и Уилсон сократили свои данные, они обнаружили низкий, устойчивый, таинственный шум, который продолжал оставаться 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 обнаруженное ими излучение на длине волны 7,35 сантиметра исходит не от Земли , Солнца или нашей галактики . После тщательной проверки оборудования, удаления нескольких гнездящихся в антенне голубей и очистки скопившегося помета шум остался. Оба пришли к выводу, что этот шум исходит из-за пределов нашей галактики, хотя они не знали ни о каком радиоисточнике. это объяснило бы это.
В то же время Роберт Х. Дик , Джим Пиблз и Дэвид Уилкинсон , астрофизики из Принстонского университета всего в 60 км (37 миль) от нас, готовились 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 правильном оснащении это излучение должно быть обнаружено, хотя и в виде микроволн, из-за большого красного смещения .
Когда его друг Бернард Ф. Берк, профессор физики Массачусетского технологического института, рассказал Пензиасу о препринте Джима Пиблза, который он видел, о возможности обнаружения радиации, оставшейся от взрыва, который заполнил Вселенную в начале ее существования, Пензиас и Уилсон начали понимать значение того, что, по их мнению, было новым открытие. 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.Г. Ролл интерпретировали это излучение как сигнатуру Большого взрыва.
Чтобы избежать потенциального конфликта, они решили опубликовать свои результаты совместно. Две заметки были отправлены в Astrophysical Journal Letters . В первом Дике и его соратники подчеркнули важность космического фонового излучения как доказательства теории большого взрыва. [4] Во второй записке, подписанной совместно 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. 2,3 К и инструментальный компонент 0,9 К, и приписал «возможное объяснение», данное Дике в его сопроводительном письме. [3]
В 1978 году Пензиас и Уилсон были удостоены Нобелевской премии по физике за совместное открытие. Они разделили приз с Петром Капицей , который получил его за работу, не имеющую отношения к делу. [ необходима цитата ] В 2019 году Джим Пиблз также был удостоен Нобелевской премии по физике «за теоретические открытия в физической космологии». [ необходима цитата ]
Библиография [ править ]
- Ааронсон, Стив (январь 1979 г.). «Свет творения: интервью с Арно А. Пензиасом и Робертом Уилсоном». Рекорд Bell Laboratories : 12–18.
- Абелл, Джордж О. (1982). Исследование Вселенной. 4-е изд . Филадельфия: Издательство Saunders College.
- Азимов, Исаак (1982). Биографическая энциклопедия науки и технологий Азимова. 2-е изд . Нью-Йорк: Doubleday & Company, Inc.
- Бернштейн, Джереми (1984). Три степени выше нуля: Bell Labs в век информации . Нью-Йорк: Сыновья Чарльза Скрибнера. ISBN 978-0-684-18170-7.
- Кисть, Стивен Г. (август 1992 г.). «Как космология стала наукой». Scientific American . 267 (2): 62–70. Bibcode : 1992SciAm.267b..62B . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0892-62 .
- Чоун, Маркус (29 сентября 1988 г.). «Космическая реликвия в трех степенях». Новый ученый . 119 : 51–55. Bibcode : 1988NewSc.119 ... 51C .
- Кроуфорд, AB; Хогг, округ Колумбия; Хант, Л. Е. (июль 1961 г.). «Проект Эхо: Рупорная антенна с отражателем для космической связи». Технический журнал Bell System : 1095–1099. DOI : 10.1002 / j.1538-7305.1961.tb01639.x .
- Дисней, Майкл (1984). Скрытая Вселенная . Нью-Йорк: издательство Macmillan Publishing Company. ISBN 978-0-02-531670-6.
- Феррис, Тимоти (1978). Красный предел: поиски края Вселенной. 2-е изд . Нью-Йорк: Quill Press.
- Фридман, Герберт (1975). Удивительная вселенная . Вашингтон, округ Колумбия: Национальное географическое общество. ISBN 978-0-87044-179-0.
- Эй, Дж.С. (1973). Эволюция радиоастрономии . Нью-Йорк: Neale Watson Academic Publications, Inc. ISBN 978-0-88202-027-3.
- Джастроу, Роберт (1978). Бог и астрономы . Нью-Йорк: WW Norton & Company, Inc. ISBN 978-0-393-01187-6.
- Кирби-Смит, HT (1976). Обсерватории США: справочник и путеводитель . Нью-Йорк: Компания Ван Ностранд Рейнхольд. ISBN 978-0-442-24451-4.
- Ученик, Ричард (1981). Астрономия в телескоп . Нью-Йорк: Компания Ван Ностранд Рейнхольд. ISBN 978-0-442-25839-9.
Ссылки [ править ]
- ^ a b МакКеллар, А. (1941). «Молекулярные линии из низших состояний двухатомных молекул, состоящих из атомов, вероятно, присутствующих в межзвездном пространстве». Публикации Астрофизической обсерватории Доминион . Ванкувер, Британская Колумбия, Канада. 7 (6): 251–272. Bibcode : 1941PDAO .... 7..251M .
- ^ DW Sciama - https://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-94-009-0655-6_1, по состоянию на 13 августа 2018 г.
- ^ a b Пензиас, AA; Р. Уилсон (июль 1965 г.). «Измерение избыточной температуры антенны при 4080 Мс / с». Письма в астрофизический журнал . 142 : 419–421. Bibcode : 1965ApJ ... 142..419P . DOI : 10.1086 / 148307 .
- ^ a b Дикке, RH; Пиблз, PJE; Roll, PJ; Уилкинсон, Д. Т. (июль 1965 г.). «Космическое излучение черного тела». Письма в астрофизический журнал . 142 : 414–419. Bibcode : 1965ApJ ... 142..414D . DOI : 10.1086 / 148306 .
Внешние ссылки [ править ]
- " Астрономия и астрофизика рупорная антенна ". Служба национальных парков, Департамент внутренних дел.
