天体粒子物理与宇宙学

宇宙微波背景(cosmic microwave background)

/ see-em-bee /

把一根射电天线对准空旷天空的任意一处,朝任何方向,你都会接收到一阵微弱的嘶嘶声,它不来自任何恒星或星系。那阵嘶嘶声是存在中最古老的光——是宇宙还是一团炽热发光的雾时留下的余晖,那时距大爆炸才大约 38 万年。它叫做宇宙微波背景,简称 CMB,弥漫于整个空间。20 世纪 60 年代,两位工程师无意间撞见了它,把它当成天线里无法解释的静电噪声,起初还以为是鸽子粪,最终却凭这一发现拿了诺贝尔奖。

它究竟是什么。在极早期的宇宙里,一切都热到原子无法结合在一起的程度;物质是一团由裸露原子核和自由电子组成的发光等离子体,光还没走多远就会被一个带电粒子散射掉,就像想透过浓雾看东西。随着宇宙膨胀变冷,终于到了某一刻,电子与原子核结合成中性原子,雾散开了,光第一次得以自由奔流。那束光自那时起一直在路上,被膨胀的宇宙拉伸,从一道炽烈的辉光变成了微弱的微波——温度仅高出绝对零度 2.7 度的辐射,在整片天空上几乎完美地均匀。

CMB 是一件粒子物理的遗物,也是我们最宝贵的信息来源之一。它那微弱的图案——各处之间约十万分之一的微小温度起伏——是日后所有星系赖以生长的种子的一张快照,解读它能以惊人的精度告诉我们宇宙中有多少普通物质、多少暗物质、多少暗能量。事实上,CMB 是支持暗物质存在的最有力证据之一,而它近乎完美的均匀,又是指向宇宙最初一瞬暴胀的一条关键线索。

如果你把一台老式模拟电视调到没有频道的雪花画面,屏幕上那片雪花噪点中有一小部分,其实就是宇宙微波背景——婴儿宇宙的远古之光,被你电视机的天线接收了下来。

宇宙中最古老的光,至今仍充满天空。

CMB 不是大爆炸那场爆炸本身发出的光,也不是任何天体发出的光。它是整个宇宙变得透明的那一刻——38 万年之后——的余晖,从四面八方同时均匀地传来,而不是来自天空中的某一个点。

又称
CMBrelic radiation宇宙微波背景辐射宇宙微波背景輻射