霍姆德尔喇叭天线

大爆炸余烬第一次被探测到的地方。

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在20世纪50年代,科学科学界被两种相互竞争的宇宙起源理论所分裂。一方面,稳态理论的支持者认为宇宙是静态的,将永远保持不变。在这些理论家看来,宇宙一直以目前的状态存在。

反对这种解释的人倾向于一种更有争议的宇宙历史,即大爆炸。这一理论得到了乔治·勒马·特和乔治·伽莫夫的鼎力支持,他们认为宇宙起源于数十亿年前的一次大爆炸。在这种情况下,在大爆炸导致宇宙快速膨胀之前,宇宙处于无限密集和无限热的状态。

虽然埃德温·哈勃在1929年对后退星系的观测支持了宇宙膨胀的观点,但直到阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊用霍姆德尔霍恩天线指向天空,才有了大爆炸的确凿证据。彭齐亚斯和威尔逊是贝尔电话实验室的两位射电天文学家,1962年卫星技术取得进步后,他们第一次接触到了这台仪器。

该天线最初建于1959年,用于支持美国宇航局的Echo项目,该项目从金属气球卫星上反射无线电波,以便将信号从地球的一个地方传输到另一个地方。几年后,为了探测来自Telstar的微弱信号,天线的灵敏度得到了提高。Telstar是第一颗能够收集、传输和中继信号而不是简单地反射信号的通信卫星。

由于其高灵敏度和喇叭形状,可以精确指向,天线是进行射电天文观测的理想选择。彭齐亚斯和威尔逊立即意识到这一事实,他们开始使用望远镜研究银河系的辐射。20世纪60年代初,天文学家们在该设施工作期间,被一种神秘的背景噪音所困扰,这种噪音在仪器指向的任何地方都存在。

彭齐亚斯和威尔逊尽了一切努力来解释这个令人烦恼的“静电”。他们把天线指向纽约市,想看看这是不是人类所为。他们甚至花几个小时从鸽子栖息的角上清除鸟屎(彭齐亚斯称之为“白色介电物质”)。经过所有的测试,这两个人得出结论,噪音不是来自地球、太阳或银河系。到1964年,唯一剩下的解释是,源头在我们自己的星系之外。

与此同时,罗伯特·迪克(Robert Dicke)领导的普林斯顿天体物理学家团队正在准备一篇关于探测大爆炸遗留微波辐射的可能性的论文。虽然大爆炸释放的能量高得难以想象,但迪克的研究小组推断,宇宙随后的膨胀会将这种辐射转移到能量相对较低的射电状态。听到普林斯顿大学研究人员的工作后,彭齐亚斯和威尔逊开始意识到他们神秘背景噪音的重要性。研究人员联系了迪克,迪克寄给他们一份未发表论文的副本,然后被邀请到霍姆德尔去听噪音。

在迪克访问期间,科学家们一致认为他们偶然发现了宇宙微波背景辐射,这是大爆炸的理论残余。迪克告诉他的团队,“我们被抢先了”,为了科学团结,两个小组决定共同发表他们的研究结果。

科学界立即认识到这一发现的重要性,1978年彭齐亚斯和威尔逊被授予诺贝尔物理学奖。哈佛大学物理学家、诺贝尔奖得主爱德华·珀塞尔(Edward Purcell)甚至谈到这一发现时说:“这可能是任何人见过的最重要的事情。”除了对科学和人类的普遍影响外,这一发现对宇宙学也特别重要:它代表了该领域从主要理论工作向直接观测实践的转变。

今天,喇叭天线是国家历史地标。距离贝尔实验室只有几英里,这个20英尺长的铝制天线已经不再使用,并向公众开放。虽然整个装置重达18吨,但只需100磅的力就足以使天线沿水平轴旋转。为了确保仪器的安全,它被设计成可以承受100英里/小时的风速,并且在不使用时可以自由旋转,使其能够稳定在最小风阻的位置。

出发前要知道

该站点是位于指定地址的阿尔卡特朗讯研究实验室的一部分。天线位于山顶,可以通过一条上山的道路到达,这条道路通常在一般工作时间开放。



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