微波背景辐射的各向异性偏振及宇宙电离的历史

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1、宇宙学专题编者按!!"#$%年，&$世纪最伟大的科学家爱因斯坦建立了平直时空理论即狭义相对论，改变了人类延续了数百年的牛顿绝对时空观，从此步入了现代物理学蓬勃发展的新纪元’"#"(年，爱因斯坦提出了满足狭义相对论要求的引力理论即广义相对论，这是人类第一次把时间、空间和物质有机地联系起来的弯曲时空理论’自&$世纪二三十年代以来，随着量子力学的诞生与发展，狭义相对论的基本粒子理论得以建立并不断完善’可以毫不夸张地说，没有狭义相对论和量子力学就没有现代物理学的辉煌成就’广义相对论的重要应用在于相对论性天体物理学和宇宙学’时至今日，宇宙学已经成为极

2、为活跃并迅速发展的交叉学科’作为本刊有关世界物理年暨相对论诞生"$$周年纪念活动的一部分（开辟宇宙学专题栏目），我们将从本期开始，陆续刊登由专家撰写的系列评述文章，从近期的天文观测和理论模型两个方面入手，介绍宇宙学的昨天、今天和明天，以飨读者’第一讲!微波背景辐射的各向异性、偏振!及宇宙电离的历史)范!祖!辉（北京大学物理学院天文系!北京!"$$*+"）摘!要!!文章对微波背景辐射的各向异性、偏振及宇宙电离的历史给出了评述性介绍’从大爆炸理论的预言，到观测的发现，到其各向异性及偏振的探测，微波背景辐射（,-.）向人们揭示了丰富的宇宙学信息’

3、文章在对基本理论作了简单介绍后，着重讲述了最新的,-.的观测结果及其物理意义’特别对微波背景各向异性探测器（/012034563-07869:;<=3056>86?@A86B<，/-=A）的偏振观测及其对宇宙重新电离的限制给出了较详细的叙述’关键词!!宇宙学，微波背景辐射，宇宙再电离，大尺度结构!"#$%&’%()*"+(%,*’#-*&#%"%.&/01#2’%3*405*267’%8"+’*+#*&#%"，*"+&/0’0#%"#-*&#%"%.&/08"#40’$0C=DEF4GF0)（!"#$%&’"(&)*+,&%)()’-，./

4、0))1)*20-,3/,，2"43(56(37"%,3&-，8"393(5:"$$*+"，;03($）!5$&’*2&99/II<765K07K07869:;063（,-.），:3H>I5:3056>86?@:3H?61:80M:>063’,-.6B5<8;:>0635I:;03J68K:>063:B6F>>I<<;61F>0636J>II

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6、;<85<，1:8L<457:1<5>8F7>F8<6J>I

7、物理宇宙学专题胀，温度逐渐降低’世间万物便是宇宙冷却过程中演态’那时，我们所能看到的宇宙几乎为一个点’这里化的产物’大爆炸理论预言了背景辐射场的存在，应注意，这并不意味着宇宙本身的大小为一个点，宇［#—)］并给出这一辐射今天的温度为几(’这即是宇宙整体可以是无限的’随着宇宙的膨胀，其温度逐渐宙微波背景辐射’此预言在$%世纪)%年代得到观降低，而我们所能够看到的范围也越来越大’宇宙中［*］测的证实’于是宇宙膨胀、微波背景辐射及原初充满着大爆炸遗留下来的辐射光子，其分布应满足元素丰度构成了大爆炸理论的三大观测支柱，使其热平衡分布，即黑体辐射分布

8、’对应的温度在宇宙膨成为标准宇宙学模型’胀过程中降低，到今天为几(的量级’我们知道这近二十年来，随着观测技术的飞速发展，人类对一温度范围的黑体辐射集中在厘米、毫米波段，这就于宇宙