宇宙微波背景辐射研究

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1、学号20095040016本科毕业论文学院物理电子工程学院专业物理学年级姓名论文题目宇宙微波背景辐射研究指导教师职称副教授2013年04月27日目录摘要1关键词1Abstract1Keywords11绪论11.1广义相对论21.2宇宙学32宇宙微波背景辐射的理论研究42.1早期宇宙42.2微波背景辐射62.3辐射的特征93宇宙微波背景辐射的天文观测103.1辐射的观测现状113.2依然存在的困惑134结论145参考文献14宇宙微波背景辐射研究学生姓名：王似锦学号：2009504001617学院：物理电子工程学院专业：物理学指导教师：刘墨林职称：副教授摘要：宇宙微波背景辐射是一种充

2、满整个宇宙的电磁辐射。特征和绝对温标2.725K的黑体辐射相同。频率属于微波范围。宇宙微波背景辐射产生于大爆炸后的三十万年。大爆炸宇宙学说认为：发生大爆炸时，宇宙的温度是极高的，之后慢慢降温，到现在约150亿年后大约还残留着3K左右的热辐射。宇宙背景辐射的存在是大爆炸理论的主要预言。它在1965年被发现，于今，对背景辐射的研究仍然在进行中，但动机已不再是检验理论而是想从中获取更多的关于早期宇宙的信息。关键词：电磁辐射；绝对温标；早期宇宙；热辐射ThecosmicmicrowavebackgroundradiationresearchAbstract:Thecosmicmicrow

3、avebackgroundradiationisakindofelectromagneticradiationthatfillsthewholeuniverse.CharacteristicsandKelvin2.725Kblackbodyradiationinthesame.Frequencyofthemicrowaverange.Thecosmicmicrowavebackgroundradiationproducedinthethreehundredthousandyearsafterthebigbang.Theexplosionoftheuniverse:theexplo

4、sionoccurred,thetemperatureishigh,afterslowlycooling,uptonowabout15billionyearsafteraboutalsoresiduesofthermalradiationofabout3K.Existenceofcosmicbackgroundradiationisthemainpredictionofthebigbangtheory.Itwasdiscoveredin1965,Today,tostudythebackgroundradiationisstillinprogress,butthemotivatio

5、nisnolongerthetesttheory,buttogetmoreinformationabouttheearlyuniversefrom.Keywords:electromagneticradiation;Absolutescale;Theearlyuniverse;Thermalradiation1绪论广袤无垠、丰富多彩的宇宙自古至今挑战着人类的智慧。宇宙间万物的起源一直是人类孜孜不倦探寻着的极具挑战性的问题。20世纪初，爱因斯坦广义相对论的问世和星系退行宇宙膨胀的发现为宇宙演化理论奠定了理论与观测的基础。为了解释宇宙中元素(如4He)含量的问题，20世纪40年代，G

6、amow提出了大爆炸宇宙学模型。17在这一模型中，宇宙早期处于高温高密状态。随着宇宙的膨胀，温度逐渐降低。世间万物便是宇宙冷却过程中演化的产物。大爆炸理论预言了背景辐射场的存在，并给出这一辐射今天的温度为几K。这即是宇宙微波背景辐射。此预言在20世纪60年代得到观测的证实。于是宇宙膨胀、微波背景辐射及原初元素丰度构成了大爆炸理论的三大观测支柱，使其成为标准宇宙学模型。近二十年来，随着观测技术的飞速发展，人类对于宇宙的了解有了长足的进展。20世纪80年代末，装有宇宙背景探测器的COBE(CosmicBackgroundExplore)卫星的上天，为微波背景的观测带来了革命性的突破。

7、1.1广义相对论广义相对论是阿尔伯特·爱因斯坦于1916年发表的用几何语言描述的引力理论，它代表了现代物理学中引力理论研究的最高水平。广义相对论将经典的牛顿万有引力定律包含在狭义相对论的框架中，并在此基础上应用等效原理而建立的。在广义相对论中，引力被描述为时空的一种几何属性（曲率）；而这种时空曲率与处于时空中的物质与辐射的能量-动量张量直接相关系，其关系方式即是爱因斯坦的引力场方程。（1）从广义相对论得到的有关预言和经典物理中的对应预言非常不相同，尤其是有关时间流逝、空间几何、自