核武老人講故事之發現背景輻射(總第14講)

核武老人講故事之發現背景輻射(總第14講)

核武老人講故事之發現背景輻射(總第14講)


大家好!,今天我講的故事,發生在1964年的美國新澤西州貝爾實驗室,主人公是兩個年輕人,一個叫彭齊亞斯,是二戰之前從德國逃出來的難民,一個叫威爾遜,他們的資歷都很淺,彭齊亞斯剛轉正兩年,威爾遜則是剛畢業的博士生。

貝爾實驗室,設備很先進,它有一個直徑5米的喇叭形天線,天線附有靈敏度很高的微波接收和放大設備,本來是和衛星通訊用的,後來用來進行天文學的射電觀測。

在探測過程中,他們發現了一個噪聲干擾。

這個噪聲的特點是各向同性,就是說,不管天線對著宇宙的哪個方向,這個方向有星球還是沒有星球,也不管春夏秋冬季節變換,是白天還是晚上,這個噪聲總是存在。

開始,他們以為噪聲來源於大氣層或人類活動,甚至懷疑可能是在天線內安家的一窩小鳥的影響,於是設法進行消除。但後來都失敗了,噪聲總是存在著。

他們通過測量發現,這個噪聲是一種微波,其波長從幾釐米到幾十釐米,符合黑體輻射規律,與一個黑體在絕對溫度3.5度(即攝氏溫度負270度左右)時發出的微波輻射很符合。

這個結論讓他們困惑了:宇宙中除了星球外,大部分空間都是一無所有,黑暗而寒冷,應該是絕對零度才對。這個3度左右的溫度是哪兒來的呢?

其實,就在他們困惑不解時,同一城市的普林斯頓大學,有一個名叫迪克的教授,也正陷入苦惱之中。有句諺語說:你所拋棄的,正是我所需要的。這句話用在這兒剛合適。

迪克是宇宙大爆炸理論的研究者之一。

根據這個理論,我們的宇宙誕生於137億年前的一次大爆炸,爆炸開始時溫度極高,只有夸克等基本粒子,後來,隨著宇宙的膨脹,電子和原子核結合起來,電磁波輻射出現了。隨著宇宙繼續膨脹,電磁波輻射逐漸“紅移”,其體現的溫度越來越低。但是,這種大爆炸的“餘熱”沒有徹底消失,應該還會保留到現在。

根據大爆炸理論,宇宙應該存在背景輻射,根據他的計算,這種背景輻射對應的溫度,就應該在3度左右。

為了尋找宇宙背景輻射,他一方面查閱天文觀測資料,一方面設計天線,進行宇宙探測,但由於他設計的天線精度不夠,一直未能找到這種輻射。

一次偶然機會,他們會面了。迪克教授聽取了彭齊亞斯和威爾遜關於“噪聲微波”的觀測結果,喜出望外地大叫起來:哎呀,這不正是我們苦苦尋找的宇宙背景輻射嗎?

因為發現宇宙背景輻射,1978年的諾貝爾物理學獎,授予了貝爾實驗室的這兩個年輕人。

一項科學發現,離不開先進的設備,也離不開理論的指導,這兩組科研人員只有結合在一起,才能創造奇蹟。


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