Kozmik mikrodalga arka plan radyasyonunun keşfi - Discovery of cosmic microwave background radiation
| Bir serinin parçası |
| fiziksel kozmoloji |
|---|
 |
Kozmik mikrodalga arkaplan radyasyonu keşfi , modern önemli bir gelişmeyi teşkil fiziksel kozmolojinin . 1964'te ABD'li fizikçi Arno Allan Penzias ve radyo-astronom Robert Woodrow Wilson , Holmdel Horn Anteni ile deneyler yaparken sıcaklığını 3.5 K olarak tahmin ederek SPK'yı keşfettiler . Yeni ölçümler, sıcak bir erken Evren ( büyük patlama teorisi ) için önemli kanıtlar olarak kabul edildi ve 1950 civarındaki teorik çalışma, en basit göreli evren modelleriyle tutarlılık için bir SPK'ya olan ihtiyacı gösterdiğinden, rakip durağan durum teorisine karşı kanıt olarak kabul edildi . 1978'de Penzias ve Wilson , ortak ölçümleri için Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü . WS Adams tarafından gözlemlenen CN yıldız soğurma çizgileri kullanılarak, 1941 yılında Andrew McKellar tarafından 2.3 K etkili bir sıcaklıkta kozmik arka plan radyasyonunun ( CMB ) önceden bir ölçümü yapılmıştı. McKellar SPK'ya atıfta bulunmasa da, bu ölçümün önemi Penzias ve Wilson ölçümlerinden çok sonra anlaşıldı.
Tarih
20. yüzyılın ortalarında, kozmologlar evrenin yaratılışını açıklamak için iki farklı teori geliştirdiler. Bazıları , evrenin her zaman var olduğunu ve gözle görülür bir değişiklik olmadan hayatta kalmaya devam edeceğini belirten kararlı durum teorisini destekledi . Diğerleri , evrenin milyarlarca yıl önce ( daha sonra yaklaşık 13,8 milyar yıl olarak belirlendi) büyük bir patlama benzeri olayda yaratıldığını belirten Büyük Patlama teorisine inanıyordu .
1941'de Andrew McKellar , 2.3 K'lık bir kara cisim arka plan sıcaklığını ölçmek için B tipi bir yıldızın spektrumundaki CN absorpsiyon çizgilerinin WS Adams'ın spektroskopik gözlemlerini kullandı. kozmolojik bir yoruma atıfta bulunmadan, sıcaklığın "kendi, belki de sınırlı bir önemi olacağını" belirterek.
Aşırı yirmi yıl sonra, çalışan Bell Labs içinde Holmdel, New Jersey , 1964 yılında, Arno Penzias ve Robert Wilson bir supersensitiv deneme idi, 6 metre (20 ft) anten boynuz aslen algılayacak şekilde oluşturulur radyo dalgalarını zıpladı Yankı balon uydulardan . Bu zayıf radyo dalgalarını ölçmek için , alıcılarından gelen tüm tanınabilir parazitleri ortadan kaldırmaları gerekiyordu . Radar ve radyo yayınlarının etkilerini ortadan kaldırdılar ve alıcıyı sıvı helyumla -269 °C'ye, mutlak sıfırın sadece 4 K üzerinde soğutarak ısıdan gelen paraziti bastırdılar .
Penzias ve Wilson verilerini azalttıklarında , alıcılarında devam eden düşük, sabit, gizemli bir gürültü buldular . Bu artık gürültü beklediklerinden 100 kat daha yoğundu, gökyüzüne eşit olarak yayılmıştı ve gece gündüz mevcuttu. 7.35 santimetre dalga boyunda tespit ettikleri radyasyonun Dünya'dan , Güneş'ten veya bizim galaksimizden gelmediğinden emindiler . Ekipmanlarını iyice kontrol ettikten , antene yuva yapan bazı güvercinleri çıkardıktan ve biriken pislikleri temizledikten sonra ses kaldı. Her ikisi de bu gürültünün kendi galaksimizin dışından geldiği sonucuna vardı - buna sebep olacak herhangi bir radyo kaynağının farkında değillerdi .
Aynı zamanda, Robert Henry Dicke , Jim Peebles ve David Wilkinson , astrofizikçiler de Princeton Üniversitesi sadece 60 km (37 mil) uzaklıkta, aranacak hazırlanıyorlardı mikrodalga radyasyonu spektrumun bu bölgede. Dicke ve meslektaşları, Big Bang'in yalnızca galaksilere yoğunlaşan maddeyi dağıtmış olması gerektiğini düşündüler. ama aynı zamanda muazzam bir radyasyon patlaması da salmış olmalı. Uygun enstrümantasyonla, bu radyasyon, büyük bir kırmızıya kayma nedeniyle mikrodalgalar olarak da olsa algılanabilir olmalıdır .
MIT'de fizik profesörü olan arkadaşı Bernard F. Burke , Penzias'a, Jim Peebles'ın gördüğü bir ön baskı kağıdından, varoluşunun başlangıcında evreni dolduran bir patlamadan arta kalan radyasyonu bulma olasılığı hakkında bilgi verdiğinde, Penzias ve Wilson, yeni bir keşif olduğuna inandıkları şeyin önemini anlamaya başladı. Penzias ve Wilson tarafından tespit edilen radyasyonun özellikleri, Robert H. Dicke ve Princeton Üniversitesi'ndeki meslektaşları tarafından tahmin edilen radyasyona tam olarak uyuyor. Penzias, Dicke'i Princeton'dan aradı ve Dicke, kendisine henüz yayınlanmamış olan Peebles gazetesinin bir kopyasını hemen gönderdi. Penzias gazeteyi okudu ve Dicke'i tekrar aradı ve onu korna antenine bakması ve arka plan gürültüsünü dinlemesi için Bell Laboratuvarlarına davet etti. Dicke, Peebles, Wilkinson ve PG Roll, bu radyasyonu Big Bang'in bir imzası olarak yorumladı.
Olası bir çatışmayı önlemek için, sonuçlarını ortaklaşa yayınlamaya karar verdiler. Astrophysical Journal Letters'a iki not aceleyle gönderildi . İlkinde, Dicke ve arkadaşları, Big Bang Teorisinin doğrulanması olarak kozmik arka plan radyasyonunun önemini özetlediler. Penzias ve Wilson tarafından ortaklaşa imzalanan, "Saniyede 4080 Megacycles'ta Aşırı Anten Sıcaklığının Ölçülmesi" başlıklı ikinci bir notta, 2.3 K'lık bir gökyüzü absorpsiyon bileşenini hesaba kattıktan sonra kalan 3.5 K'lık bir artık arka plan gürültüsünün varlığını bildirdiler. ve 0.9 K enstrümantal bileşen ve Dicke tarafından eşlik eden mektubunda verilen bir "olası açıklama" atfedildi.
1978'de Penzias ve Wilson, ortak keşifleri için Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü . Ödülü , ilgisiz çalışmaları nedeniyle kazanan Pyotr Kapitsa ile paylaştılar . 2019'da Jim Peebles, "fiziksel kozmolojideki teorik keşifler için" Nobel Fizik Ödülü'ne de layık görüldü.
bibliyografya
- Aaronson, Steve (Ocak 1979). "Yaratılışın Işığı: Arno A. Penzias ve Robert W. Wilson ile Söyleşi". Bell Laboratuvarları Kaydı : 12–18.
- Abell, George O. (1982). Evrenin Keşfi. 4. baskı . Philadelphia: Saunders Koleji Yayıncılık.
- Asimov, Isaac (1982). Asimov'un Biyografik Bilim ve Teknoloji Ansiklopedisi. 2. baskı . New York: Doubleday & Company, Inc.
- Bernstein, Jeremy (1984). Sıfırın Üzerinde Üç Derece: Bilgi Çağında Bell Laboratuvarları . New York: Charles Scribner'ın Oğulları. ISBN'si 978-0-684-18170-7.
- Fırça, Stephen G. (Ağustos 1992). "Kozmoloji Nasıl Bilim Oldu". Bilimsel Amerikalı . 267 (2): 62–70. Bibcode : 1992SciAm.267b..62B . doi : 10.1038/scientificamerican0892-62 .
- Chown, Marcus (29 Eylül 1988). "Üç derecede kozmik bir kalıntı". Yeni Bilim Adamı . 119 : 51-55. Bibcode : 1988NewSc.119...51C .
- Crawford, AB; Hogg, DC; Hunt, LE (Temmuz 1961). "Proje Yankı: Uzay İletişimi için Boynuz-Reflektör Anten". Bell Sistemi Teknik Dergisi : 1095–1099. doi : 10.1002/j.1538-7305.1961.tb01639.x .
- Disney, Michael (1984). Gizli Evren . New York: Macmillan Yayıncılık Şirketi. ISBN'si 978-0-02-531670-6.
- Ferris, Timothy (1978). Kırmızı Sınır: Evrenin Kenarını Arayışı. 2. baskı . New York: Quill Press.
- Friedman, Herbert (1975). Şaşırtıcı Evren . Washington, DC: National Geographic Society. ISBN'si 978-0-87044-179-0.
- Merhaba, JS (1973). Radyo Astronomi Evrimi . New York: Neale Watson Academic Publications, Inc. ISBN 978-0-88202-027-3.
- Jastrow, Robert (1978). Tanrı ve Astronomlar . New York: WW Norton & Company, Inc. ISBN 978-0-393-01187-6.
- Kirby-Smith, HT (1976). ABD Gözlemevleri: Bir Dizin ve Seyahat Rehberi . New York: Van Nostrand Reinhold Şirketi. ISBN'si 978-0-442-24451-4.
- Öğrenci, Richard (1981). Teleskop Aracılığıyla Astronomi . New York: Van Nostrand Reinhold Şirketi. ISBN'si 978-0-442-25839-9.
Referanslar
Dış bağlantılar
- " Astronomi ve Astrofizik Boynuz Anteni ". Milli Park Servisi, İçişleri Bakanlığı.