微波背景辐射

[拼音]：weibo beijing fushe

[外文]：microwave background radiation

来自宇宙空间背景上的各向同性的微波辐射，也称为宇宙背景辐射。二十世纪六十年代初，美国科学家彭齐亚斯和R.W.威尔逊为了改进卫星通讯，建立了高灵敏度的号角式接收天线系统。1964年，他们用它测量银晕气体射电强度时，发现总有消除不掉的背景噪声。他们认为，这些来自宇宙的波长为7.35厘米的微波噪声相当于3.5K。1965年，他们又订正为3K，并将这一发现公诸于世，为此获1978年诺贝尔物理学奖金。

微波背景辐射的最重要特征是具有黑体辐射谱，在0.3～75厘米波段，可以在地面上直接测到；在大于100厘米的射电波段，银河系本身的超高频辐射掩盖了来自河外空间的辐射，因而不能直接测到;在小于0.3厘米波段，由于地球大气辐射的干扰，要依靠气球、火箭或卫星等空间探测手段才能测到。从 0.054厘米直到数十厘米波段内的测量表明，背景辐射是温度近于2.7K的黑体辐射，习惯称为3K背景辐射。黑体谱现象表明，微波背景辐射是极大的时空范围内的事件。因为只有通过辐射与物质之间的相互作用，才能形成黑体谱。由于现今宇宙空间的物质密度极低，辐射与物质的相互作用极小，所以，我们今天观测到的黑体谱必定起源于很久以前。微波背景辐射应具有比遥远星系和射电源所能提供的更为古老的信息。

微波背景辐射的另一特征是具有极高度的各向同性。这有两方面的含义：

（1）小尺度上的各向同性：在小到几十弧分的范围内，辐射强度的起伏小于0.2～0.3％；

（2）大尺度上的各向同性：沿天球各个不同方向，辐射强度的涨落小于0.3％。各向同性说明，在各个不同方向上，在各个相距非常遥远的天区之间，应当存在过相互联系。

除微波波段外，在从射电到γ射线辐射的各个波长上，大都进行过背景辐射探测，结果是微波波段的辐射最强，其强度超过其他所有波段的背景辐射的总和。微波背景辐射的发现被认为是二十世纪天文学的一项重大成就。它对现代宇宙学所产生的深远影响，可以与河外星系的红移的发现相比拟。当前，流行的看法认为背景辐射起源于热宇宙的早期。这是对大爆炸宇宙学的强有力的支持。早在四十年代，伽莫夫、阿尔菲和海尔曼根据当时已知的氦丰度和哈勃常数等资料，发展了热大爆炸学说，并预言宇宙间充满具有黑体谱的残余辐射，其温度约为几K或几十K。3K微波背景辐射的实测结果与理论预期大体相符。此外，还有用其他模型或机制来解释微波背景辐射的宇宙学说。