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王室 | 2019-1-10 09:26:31

1965 年春季,28 歲的威爾遜望著他的同事彭齊亞斯(Arno Penzias),希望這位大他三歲、又有過兩年雷達實務經驗的夥伴還能想出新點子。他已經沒轍了,打從去年到現在,他們就是無法擺脫那神秘的雜訊,甚至連它的來源是什麼都毫無頭緒。

他們兩人的任務是要修改一座特殊的號角形天線,為 AT&T 新的通訊衛星傳輸系統作準備。這座巨大的號角形天線可偵測極低溫度的雜訊,又有極佳的方向性,很適合查明空中的各種雜訊,提高通訊效率。然而當他們在 1964 年五月開始接收訊號時,發現扣除來自大氣、地面與天線本身的雜訊後,在 7 公分波長的微波頻段上仍有約為凱式(絕對溫度)3 度的神祕雜訊。他們確認過設備的所有元件都沒有問題,檢查了天線的每個接縫,甚至清除天線上的鳥糞,仍然無法消除這剩餘的雜訊。

那麼,這雜訊的來源是什麼?無論他們把天線轉向天空哪一個角落,無論一年四季或是一天中的什麼時候,雜訊從不間斷也沒有改變,可見其源頭既不是人造衛星,也不是太陽或在銀河系內。他們無法解釋究竟是什麼原因造成這均勻瀰漫在整個天空背景上的「3K 微波背景輻射」。

就在他們打算放棄繼續搜尋,如實寫入調校過程的技術報告中時,彭齊亞斯的朋友告知他們有天文學家預測:如果宇宙起源於大霹靂,至今殘餘的輻射溫度應該會在凱式 10 度左右,而且波長會落在微波區域。他們邀了這組天文學家前來,大家討論之後都一致認為 3K 微波背景輻射就是大霹靂的餘燼,彭齊亞斯與威爾遜兩人無意間發現繼宇宙學紅移之後最重要的天文學證據。

威爾遜和彭齊亞斯如釋重負,他們並沒有把工作搞砸。當然他們更高興因為發現宇宙微波背景輻射,證實了大霹靂理論而獲得 1978 年的諾貝爾物理獎,畢竟他們的博士論文可都是關於無線電天文學,他們骨子裡其實是天文學家啊!

資料引用於:http://history.pansci.asia/

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王室 | 2019-1-10 09:31:58

微波背景輻射的發現是20世紀天文學一項重大成就。

宇宙背景輻射表明,“我們的宇宙”有一個起源和演化的過程,整個大尺度空間充滿了輻射場。微波背景輻射的觀測是大霹靂宇宙學強有力的支持。

微波背景輻射.png (4.89 MB, 下載次數: 0)

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732
王室 | 2019-1-10 09:34:54

宇宙微波背景應該是均勻分布在天空嗎?

不是的!根據COBE (宇宙背景探測衛星,Cosmic Background Explorer)的觀測,宇宙微波背景溫度的分布大概有十萬分之一度左右的微小差距,這表示宇宙背景溫度分布不均勻。現今宇宙只在大尺度下是均勻的,但在小尺度下卻擁有了很多的構造,像銀河…等。

COBE 衛星精確測量,宇宙微波背景輻射的溫度為2.726 ±0.005 K 。

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732
王室 | 2019-1-10 09:42:39

2001年6月30日,WMAP(Microwave Anisotropy Probe)微波異向性偵測器發射升空。

WMAP的目標是測量宇宙微波背景輻射中溫度的微小起伏。其各向異性可測量宇宙的幾何特性、物質組成及演化,並驗證大霹靂模型與宇宙暴脹理論。

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王室 | 2019-1-10 09:49:29

2006年3月17日,WMAP公布了觀測數據。這些數據包括溫度和宇宙微波背景的測量,對標準的平坦模型--宇宙常數-冷暗物質模型--提供了進一步的確認,並有新證據支持暴脹理論。

2008年2月28日,WMAP發布數據。這些數據包括宇宙微中子背景的的新證據,表明它連結了半億年前第一代使宇宙再電離的恆星,並給出對宇宙暴脹的新規範。此外,還規範了宇宙近代的成分;4.6%的原子,23%的暗物質和72%的暗能量。



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hamidh
大公爵 | 2019-1-10 10:48:28

感謝分享
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費波南西
威爾斯親王 | 2019-1-10 11:47:40

還以為大大要寫哈佛大學生物系的EO. 威爾遜呢 , 看來兩位威爾遜都是大師級的人物呀 .
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王室 | 2019-1-10 13:40:47

費波南西 發表於 2019-1-10 11:47
還以為大大要寫哈佛大學生物系的EO. 威爾遜呢 , 看來兩位威爾遜都是大師級的人物呀 .  ...

威爾遜(Wilson)在歐美算是大姓,就好像在台灣姓陳一樣。

湯姆漢克演浩劫重生(Cast Away)的那顆排球不是也叫做Wilson!

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dilman
威爾斯親王 | 2019-1-10 21:08:09

732 大大好像近幾天都分享有關宇宙大爆炸 有關的知識.  請問你是在大學教 這方面的課程嗎?  我只有大一程度基礎物理課, 不過已經忘得一乾二淨了~

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732
王室 | 2019-1-10 22:52:59

dilman 發表於 2019-1-10 21:08
732 大大好像近幾天都分享有關宇宙大爆炸 有關的知識.  請問你是在大學教 這方面的課程嗎?  我只有大一程度 ...

我這幾天都分享有關宇宙大爆炸有關的知識,是湊巧歷史上的今天天文學上都有重要的發現。

我的專長並不在天文學,但我從小因為看了星際大戰之後,嚮往這片浩瀚的星空,很多的知識都是自學而來。

物理系專業的天文學課我是沒有辦法上,但是我目前在上一些通識相關的課。
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jkfmen
威爾斯親王 | 2019-1-10 23:53:32

很多科學發現都是在無意中發現的
不過若無鍥而不捨的研究精神也是難以完成
理論預測被發現證明後~也是很令人興奮的事
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732
王室 | 2019-1-11 07:23:57

本篇最後由 732 於 2019-1-11 08:08 編輯
jkfmen 發表於 2019-1-10 23:53
很多科學發現都是在無意中發現的
不過若無鍥而不捨的研究精神也是難以完成
理論預測被發現證明後~也是很令 ...


其實發現宇宙背景輻射這段故事曲折離奇。在那個時候與大爆炸的理論已發表很多年,很多物理學家都設計了不同的實驗設備尋找背景輻射。

要但要不是Wilson是在貝爾實驗室工作,有一大批全世界的菁英當他的同事,他也不可能知道他所量到的雜訊就是其他物理學家一直在找尋的訊號。

歷史上很多成功的案例都是靠天時地利人和,貝爾實驗室能發現宇宙背景輻射,就是一個典型的例子。
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