Надо Знать

добавить знаний



Реликтовое излучение



План:


Введение

Реликтовое излучение (от лат. relictum - Остаток; также космическое микроволновое излучение от англ. cosmic microwave background radiation ) - Космическое электромагнитное излучение с высокой степенью изотропности и спектром, характерным для абсолютно черного тела с температурой 2,725 кельвина.

Существование реликтового излучения теоретически было предусмотрено в рамках теории Большого взрыва. Хотя сегодня многие аспекты первичной теории Большого взрыва были пересмотрены, однако основы, касающиеся предсказания температуры реликтового излучения остались без изменений. Считается, что реликтовое излучение сохранилось с начальных времен существования Вселенной и равномерно его заполняет. Экспериментально его существование было подтверждено 1965 года. Наряду с космологическим красным смещение, реликтовое излучение рассматривается как один из главных доказательств теории Большого взрыва.

Срок реликтовое излучение предложил советский ученый-астрофизик Иосиф Самуилович Шкловский [1].


1. Природа излучения

Анизотропия реликтового излучения по данным спутника WMAP.

Согласно теории Большого взрыва, ранняя Вселенная представляла собой горячую плазму, которая состояла из фотонов, электронов и барионов. Благодаря комптоновского и томсонивському рассеянию, фотоны постоянно взаимодействовали с другими частицами плазмы, в частности путем упругих столкновений и обмена энергией с ними. Таким образом, излучение находилось в состоянии теплового равновесия с веществом, а его спектр соответствовал спектру абсолютно черного тела.

С расширением Вселенной космологическое красное смещение вызвало охлаждения плазмы и на определенном этапе для электронов стало энергетически выгоднее, соединившись протонами - ядрами водорода и альфа-частицами - ядрами гелия, сформировать атомы. Этот процесс называется рекомбинацией, и он состоялся при температуре плазмы 3000 К (примерный возраст Вселенной - 400 000 лет). С этого времени фотоны освободились от взаимодействия с веществом и начали свободно передвигаться в пространстве, почти не взаимодействуя с нейтральными атомами. Горизонт видимости, или сфера наблюдения, которая соответствует этому моменту, называется поверхностью последнего рассеяния. Это - самый объект, который можно наблюдать в электромагнитном спектре. В результате дальнейшего охлаждения за счет красного смещения, температура реликтового излучения снизилась и составляет 2,725 К.


2. История исследования

Реликтовое излучение было предсказано Георгием Гамовым, Ральфом Альфер и Робертом Германом 1948 года на основе созданной ими первой теории горячей Вселенной. Более того, Альфер и Герман смогли установить, что температура реликтового излучения должна составлять величину 5 К, а Гамов дал предсказания в 3 К [2]. Хотя некоторые оценки температуры пространства существовали и до этого, однако они имели существенные недостатки. Во-первых, это были измерения лишь эффективной температуры пространства, предположение о том, что спектр излучения подчиняется закона Планка не выдвигалось. Во-вторых, они зависели от расположения Земли и солнечной системы на краю Млечного Пути и не выдвигалось предположение, что излучение однородно и изотропное. Они бы дали совершенно другие результаты, если бы Земля была расположена в другом месте Вселенной.

Результаты Гамова не имели широкого обсуждения в научной периодике. Для этого их было вновь переоткрыто в начале 60-х годов Робертом Дикке и Яковом Зельдовичем. 1964 это подтолкнуло Дэвида Тодда Вилкинсона и Питера Ролла, коллег Дикке с Принстонского университета, к созданию радиометра Дикке для измерений реликтового излучения.

1965 года Арно Пензиас и Роберт Вудроу Вильсон из Bell Telephone Laboratories в Холмдейли (штат Нью-Джерси) построили радиометр Дикке, который они хотели применить для поиска реликтового излучения, а для экспериментов в области радиоастрономии и спутниковых коммуникаций. Во время калибровки прибора оказалось, что антенна имеет избыточную температуру в 3,5 К (что играла роль теплового "шума"), которую они не могли объяснить. Получив звонок из Холдмдейла, Дикке метко заметил: "Мы сорвали куш, парни!". Встреча между группами из Принстона и Холмдейла определила, что избыточная температура антенны была обусловлена ​​в первую очередь реликтовым излучением. 1978 года Пензиас и Вильсон получили Нобелевскую премию за это открытие.

1983 года был осуществлен первый эксперимент РЕЛИКТ-1 по измерению анизотропии реликтового излучения (с одной стороны она обусловлена ​​движением Солнца относительно него, а с другой - фундаментальной неоднородностью Вселенной в далеком прошлом), с космического аппарата [3].

Спектрофотометр дальнего инфракрасного излучения (FIRAS), установленный на спутнике NASA Cosmic Background Explorer (COBE), выполнил точные измерения спектра реликтового излучения. Эти величины стали точными данными измерений спектра реликтового излучения, подтверждающие его принадлежность к спектру абсолютно черного тела. Подробная карта реликтового излучения построена по результатам работы американского космического аппарата WMAP.

Реликтовое излучение изотропное только в одной системе координат. Если наблюдатель движется относительно этой системы координат, в результате эффекта Допплера возникает анизотропия. По результатам наблюдений выяснено, что наша Галактика движется относительно указанной системы координат со скоростью около 600 км / с в направлении созвездия Льва [4].


См.. также

Примечания

  1. Шкловский И.С. Вселенная, жизнь, разум. - alt-future.narod.ru/Seti/Vzr/vzr1.htm. - М.: Наука, 1987.
  2. Physics Today, 1950, No. 8, стр. 76
  3. http://www.rian.ru/analytics/20061116/55698972-print.html - www.rian.ru/analytics/20061116/55698972-print.html
  4. Реликтовое излучение - www.franko.lviv.ua / publish / astro / bukvy / r.pdf / / Астрономический энциклопедический словарь - www.franko.lviv.ua / publish / astro / Под общей редакцией И. А. Климишина и А. В . Корсунь. - Львов: ЛНУ-ГАО НАНУ, 2003. - С. 399. - ISBN 966-613-263-X, УДК 52 (031)

код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам