射电天文学-宇宙微波背景辐射-诺奖-暗物质

1964年，在贝尔实验室，两名年轻的科学家 Arno Penzias 和 Robert Wilson 着力于进行精确的射电天文观测。他们自己建造望远镜，将噪声控制到尽可能小。

Penzias 和 Wilson发现全天区各个方向都有等效温度约为 3.5 开尔文的信号，他们不知道这信号是什么。当时普林斯顿大学 Robert Dicke 教授也在造望远镜试图寻找这个信号，不过还是晚了一步。Penzias 和 Wilson 被授予 1978 年的诺贝尔物理学奖。

此后，人们先后发射 COBE (Cosmic Background Explorer) 和 Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) 太空望远镜去测量各个方向上的宇宙微波背景辐射。

那么，宇宙微波背景辐射 (cosmic microwave background (CMB)) 与暗物质有何联系呢？

大多数从宇宙微波背景辐射获得的宇宙学信息，来自于 CMB 的功率谱 —— 一张反映 CMB 温度谱的波动随方向变化的图。

上方的图显示了截至2003年的功率谱测量值 —— 大角度特征位于图的左侧，而较小天空的特征位于图的右侧。

该功率谱的形状由早期宇宙中热气体的振荡决定，而这些振荡的共振频率和振幅由宇宙的组成所决定。由于我们非常了解热气体的物理性质，因此可以通过研究这些峰的位置和相对大小来计算振荡气体的特性。

例如，第一个峰的位置告诉我们有关宇宙的曲率（以及其中有多少总物质），而第一个峰和第二个峰之间的高度比告诉我们有多少普通物质，也就知道普通物质和暗物质所占的比例。

有许多变量会影响功率谱的细节，详细的计算机模拟（图中的红色曲线）被用于将其全部梳理清楚。

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