宇宙微波背景辐射

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这是宇宙微波背景辐射(就是射电天文台收听到的白噪音)的能谱图。

它是个完美的黑体辐射。

这个黑体辐射,按照我们对量子力学现今最精确理解,代表着一团2.74开尔文(也就是零下270多度)气体发射出来的光子。

根据我们至今理解到的最精确的量子场论和爱因斯坦广义相对论计算,按照时间反演倒推,我们可以得出如下两个推论:

1)这些光子从当年的那一堆气体发射抵达地球,经历巨量的宇宙时空的膨胀,产生了显著的红移。去掉这些因为时空膨胀导致的波长红移,计算表明当年发出这些光子的这堆气体的温度应该在3000K (也就是2700多摄氏度)左右。

2)这些光释放于在宇宙大爆炸后38万年后,也即距今140亿年前。此后,他们在诺大的,加速膨胀的,几近真空(指不与电磁波相互作用)的宇宙中自由传播,几乎没有任何散射。

具体地来说,根据我们在对撞机模拟的,我们对电子、中子、质子和夸克等最佳的理解,我们有理由判断,140亿年前(大爆炸38万年后),也就是温度冷却到3000K的环境下,是电子动能下降到足够低,低到可以和质子结合形成氢原子的时机。

这个电子和质子并合组成原子的时刻,在宇宙学上又叫做“recombination”(大复合)。

此前,高速运动的电子不断散射热辐射出来的光子,使得光子被不断的吸收、释放、吸收,形成了电子-光子-质子浆。光线无法传播。

大复合事件发生后,电子被质子束缚,绝大多数光子再无法被中性的原子散射,光子自由传播。

随着加速膨胀的宇宙时空一直传播到今天,传播到140亿年后的宇宙,变成了我们可见的宇宙背景辐射。


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