Открытие реликтового излучения
Открытие реликтового излучения
История открытия реликтового излучения очень назидательна. Уже в первых работах Г. Гамова, Р. Альфера, Р. Хермана было отмечено, что во Вселенной должно остаться от ранешних эпох реликтовое излучение с температурой около 5 градусов абсолютной шкалы Кельвина.
Казалось бы, это пророчество должно было направить на себя внимание астрофизиков, а те, в свою очередь, должны были заинтриговать радиоастрономов, с тем чтоб попробовать найти предсказанное излучение.
Но ничего подобного не вышло. Историки науки и спецы до сего времени гадают, почему никто не пробовал сознательно находить реликтовое излучение. До того как обращаться к этим гипотезам, давайте проследим цепь фактических событий, приведших к самому открытию.
В 1960 году в США была построена радиоантенна, созданная для приема отраженных сигналов от спутника “Эхо”. К 1963 году эта антенна уже была не нужна для работы со спутником, и два радиоинженера, Р. Вилсон и А. Пензиас, в лаборатории компании “Белл” решили использовать ее для радиоастрономических наблюдений. Антенна представляла собой 20-футовый рупорный отражатель. Совместно с новым приемным устройством этот радиотелескоп был в то время самым чувствительным инвентарем в мире для измерения радиоволн, приходящих из космоса с широких площадок на небе. Телескоп предназначался сначала для измерения радиоизлучения, рождающегося в межзвездной среде нашей Галактики. Эта работа должна была быть увлекательной, но в общем-то простой посреди огромного количества радиоастрономических наблюдений. Во всяком случае, А. Пензиас и Р. Вилсон не собирались находить никакое реликтовое излучение, ну и о самой теории жаркой Вселенной они и тогда слыхом не слыхивали.
1-ые измерения проводились на длине волны 7,35 сантиметра.
Для четкого измерения радиоизлучения Галактики нужно было учитывать все вероятные помехи. Такие помехи могут быть различного рода. Так, их вызывает рождение радиоволн в земной атмосфере, радиоизлучает также и поверхность Земли. Не считая того, помехи вызываются движением электронных частиц в антенне, в усилительных электронных цепях и приемнике. Все вероятные источники помех были кропотливо проанализированы и учтены.
Все же А. Пензиас и Р. Вилсон с удивлением констатировали, что, куда бы их антенна ни была ориентирована, она принимает какое-то излучение неизменной интенсивности. Это не могло быть излучением нашей Галактики, ибо в данном случае интенсивность его изменялась бы зависимо от того, глядит ли антенна повдоль плоскости Млечного Пути либо поперек. Не считая того, в данном случае наиблежайшие к нам галактики, похожие на нашу, тоже источали бы на длине волны 7,35 сантиметра. Но такового их излучения найдено не было.
Оставалось две способности: или это “гремят” какие-то неучтенные помехи, или это излучение, приходящее из дальних просторов космоса. Подозрения пали на вероятные помехи в антенне. Так появилась “загадка антенны”. Предоставим дальше слово одному из создателей измерений, Р. Вилсону, повествующему, как они инспектировали возможность помех, возникающих в антенне. “Таким макаром, антенна у нас оставалась единственным вероятным источником лишнего шума… Большая часть утрат антенны происходила в ее горловине малеханького поперечника, которая была изготовлена из химически незапятанной меди. Мы изучили подобные волноводы, в лаборатории и занесли исправления в расчеты утрат за счет неидеальности поверхностных критерий, которую мы нашли в таких волноводах. Остальная часть антенны была изготовлена из склеванных дюралевых листов, и, хотя мы не ждали тут каких-то проблем, мы не могли исключить способности утрат в местах склепки. Чтобм проверить это, мы расположили пару голубей в той маленький части рупора, где она соприкасается с теплой кабиной. Скоро они подобно своим городским собратьям покрыли всю внутренность белоснежным веществом. Мы выпустили голубей и почистили внутренность антенны, но получили только маленькое уменьшение температуры антенны.
В течение сих пор неувязка температуры антенны оставалась нерешенной.
Весной 1965 года, окончив измерения потока, мы основательно почистили 20-футовый рупорный ‘ рефлектор и положили дюралевые ленты на склепанные соединения. В итоге температура антенны даже несколько повысилась. Мы также разобрали горловину антенны и проверили ее, но нашли, что она в порядке. Означает, лишнее излучение, фиксируемое радиотелескопом, не связано с помехами в антенне. Оно приходит из космоса, при этом со всех боков с схожей интенсивностью”.
Далее действия, приведшие к разгадке трудности, связаны со случайностями. П. Пензиас во время беседы со своим товарищем Б. Берке о совсем других вопросах случаем упомянул о таинственном излучении, принимаемом их антенной. Тот вспомнил, что он слышал о докладе П. Пиблса, работавшего под управлением известного физика Р. Дикке. В этом докладе П. Пиблс типо упоминал об остаточном излучении ранешней Вселенной, которое сейчас обязано иметь температуру около 10 градусов Кельвина.
А. Пензиас позвонил Р. Дикке, и обе группы повстречались. Р. Дикке и его сотрудникам П. Пиблсу, П. Роллу и Д. Уилкинсону стало ясно, что А. Пензиас и Р. Вилсон нашли реликтовое излучение жаркой Вселенной. В это время группа Р. Дикке, работавшая в Принстоне. собиралась сама начать готовить аппаратуру для схожих измерений на длине волны 3 сантиметра, но не успела начать измерения. А. Пензиас и Р. Вилсон уже сделали свое открытие.
О предстоящем Р. Вилсон гласит: “Мы условились об одновременной публикации 2-ух писем в “Астрофизическом журнальчике”: 1-го из Принстона о теории и другого из лабораторий “Белл” о наших измерениях излишка антенной температуры. В нашем письме Арно и я не должны были касаться хоть какого обсуждения космологической теории происхождения фонового излучения, так как мы не участвовали в этой работе. Но мы считали, что результаты наших измерений не зависят от теории и представляют самостоятельный энтузиазм. Все же нам было приятно, что потаенна шума, появляющегося в нашей антенне, посреди всех иных разъяснений может быть связана с таким принципиальным космологическим явлением. Но наше настроение в этот период можно было именовать усмотрительным оптимизмом”.
Эти статьи были размещены летом 1965 года.
1-ые наблюдения А. Пензиаса и Р. Вилсона проявили, что температура реликтового излучения составляет около 3 градусов Кельвина.
В следующие годы бессчетные измерения были проведены на разных длинах волн — от 10-ов см до толикой мм.
Наблюдения проявили, что диапазон реликтового излучения соответствует формуле Планка, как это и должно быть для излучения с определенной температурой. Эта температура приблизительно равна 3 градусам Кельвина.
Так случаем было изготовлено замечательное открытие нашего века, доказывающее, что Вселенная сначала расширения была жаркой. За это открытие А. Пензиасу и Р. Вилсону была присуждена в 1978 году Нобелевская премия по физике.
Новиков И.Д.