Cosmic Mikrodalga Arka Planının (CMB) radyasyonu, modern bilimdeki en derin atılımlardan biri olarak duruyor. Bu, George Gamow'un öncü hesaplamalarından oluşan ve meslektaşlarından 1964'te Bell'in konseptini yeniden şekillendirdi.

Teorik Kökenler: Primordial Predictions and Cosmic Debate

20. yüzyılın ortalarında, evrenin iki rakip vizyonu, evren genişleyen kozmolojik söyleme hükmeddi. Steady State teorisi, 1920'lerde Fred Hoyle, Hermann Bondi ve Thomas Gold tarafından şampiyona edilen, evrenin sürekli olarak genişlediği bir evren ortaya çıktı.

Bu yenidenlic'deki en erken sayısal çalışma, 1940'ların sonlarında ortaya çıktı. George Gamow, bu solun bugünkü sıcaklıklarını hesaplamaya çalıştı ve evrenin genişlediği gibi, sıcak bir aşamadan gelen radyasyonun, öğrenci Ralph Alpher ve daha sonra işbirlikçi Robert Herman ile birlikte, Gamow bu solun bugünkü ısıtılmış radyasyonunu hesaplamaya çalıştı. 1948'de, büyük ölçüde sıcak bir şekilde ölçülmüş bir miktara yakın bir değere sahip olacağını belirtti.

Fikirin zarafetine rağmen, teorik tahmin büyük ölçüde on yıldan fazla bir süredir ihmal edildi. Radyo astronomisi hala onun bebeklik dönemindeydi ve bu tür bir son derece zayıf bir şekilde tespit edilmesi gerekiyordu, izotropik sinyal henüz mevcut değildi.

Görünmez bir Echo için Arama: Erken Efforts

1960'ların başlarında Princeton Üniversitesi'ndeki bağımsız bir grup, problemi taze gözlerle tekrar incelemeye başladı. Robert H. Dicke, mikrodalga teknolojisindeki seçkin bir fizikçi, iki genç araştırmacı, P. James E.bles ve David T. Wilkinson'un teorik ayrıntıları araştıracak kadar yüksek sıcaklıklar üreteceğini düşündü.

Peebles ve Wilkinson yeni hesaplamalar gerçekleştirdi ve Dicke'nin osilasyon-universe senaryosu da son sıcak sözleşmesini tespit etmek için tasarlanmış bir relic radyasyon alanının varlığını talep etti. Daha da önemlisi, aynı nedenden ötürü aynı sebeplerin aynı şekilde uygulandığını fark ettiler - ve daha doğal olarak – iki düşünülmüş bir patlayıcının ilk başta yakaladığı bir evren: Büyük Patlama. 1964'te, Princeton ekibi kendi Dicke radyometresini inşa etmek için yola çıktı.

Bell Laboratuvarlarında Kaza Tespiti

Arno Penzias ve Robert Wilson ortak değildi; Onlar, New Jersey'deki Bell Telefon Laboratuvarlarında radyo astronomlarıydı. birincil görevi, 7 metre boyun eğlendirici bir antenin ilk olarak Echo ve Telstar ile ilk olarak inşa edildi. Penzias ve Wilson, Sammdel'deki ultra hassas radyo emisyonlarını ölçmek için ultra hassas bir sistemdi.

1964'te ilk testlerden itibaren, beklenen enstrümantal ve atmosferik katkılardan dolayı bir puziğe maruz kaldılar.Geçmişte antenin en küçük yamalarından bile uzak durmuşlardı. Penzias ve Wilson acı verici bir şekilde her şeyi ortadan kaldırdılar: Aşırı sıcaklık, düşük seviyeli mikrodalga gürültüsünün yanı sıra, aşırı sıcaklık, radyo yayınları kontrol edildi ve hatta zamanla bonoda sabit bir çift güvercin, “önemli” olarak tanımlanamadılar.

Perplexed ama disiplinli, keşif olarak değil, ancak bilinmeyen kökenin ölçülmesiyle ilgili olarak, “4080 Mc /s'te Aşırı Anten Sıcaklık Ölçümü”, 20. yüzyılın en çok alıntı bilimsel belgelerinden biri haline gelir.

Princeton Connection ve Onaylama

Büyülü yakınlaşma karşılıklı bir tanıdıktan meydana geldi. Penzias, MIT'deki bir arkadaşıyla ısrar eden gürültü problemini tartışırken, Dicke'nin Princeton'daki grubu aktif olarak ilk koordinatörlüğü radyasyonu hakkında çalıştıktan sonra, “Pzias'ın 1965'ten önce ünlü bir toplantıda, Dicke, Wilkinson ve Rollbles, Wilkinson’un verileri dinlemek için Bell Labs'a gittiği söylendi.

İki grup hızla geri dönülmemiş kağıtları yayınlamayı kabul etti:0)Astrofizik Dergisi). İlk olarak Penzias ve Wilson tarafından, 3,5 K izotropik mikrodalga arka planını açıkladı; ikincisi Dicke, ikincisi, Dicke ve Wilkinson, teorik yorumu tartıştı, radyasyonun evrenin son derece sıcak bir erken aşamasının soğuk bir kalıntıları olduğunu belirtti.

Prodüksiyonları henüz usta keşifleri için, Arno Penzias ve Robert Wilson 1978'de Fizik Ödülü'nü aldı. Ödül, “ kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu”nu vurguladı, bu tamamen yeni bir pencereyi ilk evrene açtı.

Primordial Afterglow Özellikleri

Tek bir dalga boyundaki ilk algılama son derece tavsiye edildi, ancak radyasyonun gerçekten siyah tabanlı bir spektrum olduğunu teyit etmek - Büyük Patlamadan 2.7 tane mükemmel bir termal relic - bir çok daha fazla dalga boyun eğdi, bir sonraki on yıl boyunca, bir flora dayalı, balon destekli deneylerin gripli, ve roket bazlı aletler spektrumda sürekli olarak dolu olduğunu doğrulamak için gerekliydi.

CMB-inotropi'nin yakınlığı da önemli bir ipucuydu. Sıcaklık, 10.000'de bir parçaya kadar her yöne aynıydı. Bu aşırı üniforma, evrenin bölgelerinin erken anlarda nasıl koptuğunu meydan okudu: Bu aşırı üniforma, kozmik enflasyon teorisine yol açacaktı.

Ancak üniforma mutlak değildi. Erken zemin tabanlı verilerde bile, Dünya'nın kozmosu aracılığıyla hareketine bağlı bazı anisotropy (kahkahalar) gözlemlendi. Gerçek ilkel kırışıklıklar - daha sonra tohumlanmış galaksiler ve büyük ölçekli yapıdaki küçük sıcaklık dalgalanmaları - sadece uzay tabanlı görevler tarafından ortaya çıktı.

COBE, WMAP ve Planck: Bebek Evrenini Haritalamak

CMB kartografisinde ilk büyük sıçrama NASA'nın şu anki arka planını tespit etti:0)Cosmic arka plan Explorer (COBE)), 1989'da başlatılan COBE'nin üç aracı vardı: spektrumu tam olarak ölçmek için bir tane, diferansiyel arka plan tespit etmek için, 1992'de COBE ekibi, George Smoot Fiziki'nin birincil aracı olan "CMB gökyüzündeki" seviyesindeki ilk sıcaklık dalgalanmalarının tespitini açıkladı.

Bir sonraki görev nesli, evrenin yaşını, kompozisyonunu ve eğriliği dramatik bir şekilde yüksek ölçüde artırdı. WMAP, 2001 yılında başlatılan, tam bir ölçümle tam bir araya geldi ve yaklaşık% 25 karanlık maddeden oluşuyordu ve bu rakamlar standart kozmolojik parametreler haline geldi.

ESA'nın Planck uydusu, 2009-2013 yılları arasında bu ölçümleri daha da genişleterek, dokuz frekans bandında ve angular çözünürlüğünü 5 mil dakikaya kadar doğruladı. Planck'ın verileri, CMB'yi enflasyon modellerine sıkılarken doğruladı, spektral kitleler ve yapının büyümesi.

Kozoloji ve Temel Fizik Üzerine Bilimsel Etki

CMB'nin tespiti, Büyük Patlama ve Steady State modelleri arasındaki tartışmayı yerleşmekten çok daha fazlasını yaptı; ilk olarak oluşturulan ve ışık, Büyük Patlama'dan sonra yaklaşık 380.000 yıl sonra, kozmolojistler evrendeki mesafeleri ölçmek için standart bir yönetici kazandılar, evrenin geometrisi ve bir anlıklık dönemi.

Anahtar sonuçlar şunları içerir:

  • [FONT:0] Sıcak Büyük Patlamanın onaylanması.[DÜDÜT:1] CMB, evrenin yoğun sıcak, yoğun bir durumda başladığının en doğrudan kanıtlarını sunar.
  • [FONT:0) Kommolojik parametrelerin belirlenmesi.[DÜDÜT:1] Hubble sabit, karanlık madde ve karanlık enerji miktarı ve uzayın eğriliği için en uygun sıcaklık dalgalanmalarının ölçüleri.
  • [FONT=0) kozmik enflasyon için destek.[[Dönetici:0) Evren'in düzlüğü ve geniş ölçekli üniforması, belirli sıcaklık dalgalanmaları ile birlikte, doğal olarak ilk 10-35 saniye içinde üst üste genişlemenin kısa bir dönemi ile açıklanmaktadır.
  • [FONT:0]Constraints on particle Physics.[DÜT:1] CMB, yeraltında var olabilecek egzotik parçacıkların kütlesini ve erken evrende var olabilecek egzotik partiküllerin varlığını sınırlar.
  • [FONT:0] Yapı oluşumuna göre; [Dönetici:0] Küçük öngeci kuantum dalgalanmaları, enflasyon ve CMB'ye baskı yoluyla makrooskopik ölçeklere uzandı, hangi galaksilerden tohumların, kümelerin ve süperleri daha sonra büyüdü.

Keşif İnsanı: Serendipity ve İşbirliğinde Daha Azon

denklemlerin ve verilerin ötesinde, CMB'nin tarihi derinden bir insan hikayesidir. Penzias ve Wilson kozmosun doğum ağlamasını aramıyordu; Bell ölçümlerinde her aşırı gürültü kaynağını anlamayı, bilimin merakla nasıl ilerlediğini fark ettiler – mümkün olduğunca da atılımı yaptı.

Keşif aynı zamanda fizikte ortak bir model işaret ediyor: en büyük deneysel açıklamalar genellikle doğrudan bir arayıştan değil, ancak doğayla ilgili derin gerçekleri ortaya çıkarmak için bir pedagojik dokunuş taşı olarak hizmet ediyor.

Modern Frontiers ve Mikrodalga Gökyüzünün Mirası

Bugün, CMB üzerinde araştırma güçlü bir şekilde devam ediyor. Mevcut ve önümüzdeki deneyler, Atacama Cosmology Telelojisi (ACT), Simons Gözlemevi ve CMB-S4, CMB'nin kutuplaşmasını mükemmel bir hassasiyetle ölçmeyi hedefliyor.Reakleasyon sırasında üretilen ilkel çekim dalgaları B-mode kutupizasyon olarak adlandırılacak şekilde farklı bir yığınak patlayacaktı.

Dahası, CMB tüm geniş ölçekli yapı için geri ışık olarak hareket eder.CMB fotonları, CMB ısı ve kutuplaşma haritaları, kosmologların kitlesel dağılımını yeniden inşa etmelerine olanak sağlar.Bu çapraz-koreldovich etkisi, CMB fotonları galaksi kümelerinde sıcak elektronları kapatır, kümelerde tespit etmek ve kümesler için bağımsız bir yöntem olarak hizmet eder.

kozmik mikrodalga arka plan radyasyonunun serendipitous keşfi, kozmolojimizin temel bir ayağıdır, yaratılışın termal parmak izinden daha az şey ortaya çıkarılmıştır.