宇宙微波背景辐射 - 探索宇宙起源的“代码”■Yao Changsong Song Keyang Li Guangxuan经过15年的不停手表，Atacama Cosmological Telescope站在辣椒的Atacama沙漠中，显示了今年年初的Milstone观察。依靠2007年至2022年之间收集的大量数据，科学家成功地绘制了宇宙全景分辨率的最高观点。望远镜合作团队发布了这一重要形象，使我们瞥见了138亿年前宇宙的神秘面孔。持续了15年的“宇宙的第一个呼喊”实质上是宇宙微波炉背景辐射的视觉呈现。根据公开报道，今年7月，在藏族阿里地区，高度为5,250米，这是Ali原始引力波检测实验的第一阶段。F高能源物理学，中国科学院以及16个家庭和外国科学研究机构，例如美国中国科学院和美国斯坦福大学的国家观测机构。 ALI原始重力检测的实验的第一阶段在8年内完成。它标志着重力波探索基本实验领域的关键步骤。如果成功检测到原始引力浪潮，人们将有机会阅读宇宙的“原始奥秘”。原始的引力波很弱，其信号隐藏在宇宙背景辐射的极化中。在非生命的沙漠中，在陡峭的山脉，安静的空间中……来自世界各地的宇宙学家在Mamystery Cosmic微波背景辐射中教授了探测器。那么，宇宙微波背景辐射到底是什么？科学的重要性是什么？这会如何影响我们的生活？让我们一起探索答案。普朗克卫星拍摄的宇宙微波背景辐射图像。数据照片：雪花噪音中宇宙的“秘密”，当家里的旧电视套装适合频道时，您仍然还记得沙沙作响的“雪花”？其中，在138亿年前的宇宙诞生开始时，“剩余的热量”的微弱信号约为1％。 “剩余热量”的光束是宇宙微波背景辐射 - 我们可以观察到的光线以及宇宙的远古时代。 1964年，美国贝尔实验室的两名工程师Penzias和Wilson从贝尔实验室（Bell Laboratory）调试了高敏性微波望远镜，这是一个令人惊讶的现象：无论天线指向在哪里，它总是会收到弱且长期的背景噪声。他们征服了大脑，并怀疑它是天线的鸟，因此他们前往天线进行清理和修复。豪ver，在消除了所有众所周知的干扰来源之后，仍然随后发生了神秘的噪音。几乎同时，在其他地方，一群天文学家正在寻找基于大爆炸理论的背景辐射，这些辐射应该在整个宇宙中传播，但它们仍然没有成功。天文学家立即知道两名工程师的问题。在双方之间的讨论之后，他们突然意识到烦人的噪音是宇宙诞生时的第一个“黎明”！对于这一重大发现，Penziah和Wilson获得了1978年诺贝尔物理奖。从那时起，宇宙微波背景辐射已正式进入现代物理和天文学研究宫。那么，在大爆炸期间到底发生了什么，宇宙微波背景辐射是如何发生的？在大爆炸的早期，宇宙处于高温和高密度的状态，到处都是带电的电子和质子。这些收费的p文章与光子相互作用 - 当光子与它们接触时，其电荷会传播光子，因此光子很难长途行驶。随着宇宙继续膨胀和冷却，当温度下降到某个临界点（约3,000个开尔文）时，电子和质子开始结合以形成电中性氢原子。由于中性原子并不是光子运动的运动，因此光子可以自由地传播到宇宙。这种变化是在整个宇宙中同时发生的。光子可以在不停止整个宇宙的情况下旅行。在这一点上，“婴儿时代”宇宙的第一个“喊叫”扩展到了轻波频带的无尽回声。这些古老的光子以秘密的起源到达宇宙，形成了我们今天正在观看的宇宙微波背景。实际上，宇宙微波背景辐射是填充整个宇宙的弱电磁波。 13.8之后十亿年的宇宙膨胀，构成辐射的光子的长度是高度扩展的，主要分布在微波带中。它的能量显着降低，相应的辐射温度仅为2.7开Kelvin，眼睛比完全零的眼睛更大，例如同样的“冷雾”。但是，看似暗淡的“冷雾”是我们解释宇宙起源的“代码”。没有宇宙的背景辐射，大爆炸可能是这样的篝火，而没有骨灰，科学家可能不知道宇宙是如何出生的。自出生以来，发现宇宙的背景辐射的漫长旅程就到处都是。如何准确区分和测量弱光子信号与广阔的电磁波海洋是宇宙学家的挑战。为了获得准确的宇宙微波背景辐射信号，宇宙学家首先想到使用射电望远镜。通过t他是射电望远镜的多波段扫描技术，检测器可以同时或共享时间在同一区域观察到不同的频率信号来源。根据已知物理定律计算各种噪声源的频谱模型后，它们使用算法与每个频段的数据和模型匹配，并从原始信号中减少噪声组件，最后拾取纯信号。至于地球本身，环境中的水蒸气和氧气几乎吸收了微波信号的99％。通过直接观察从地面的宇宙微波背景辐射，仅其阴影而不是其形状，这导致了“图像”。为了防止环境中断，人们已经在北极地区或沙漠地区建造了射电望远镜，并将某些射电望远镜带到了太空中。 Ang Atacama宇宙学望远镜，该望远镜捕捉了当前“婴儿时代”当前全景分辨率的最高视野目前，不是检测这种辐射的第一个天文学设施。与卫星“前身”普朗克相比，该望远镜具有更高的检测灵敏度，并且测得的光强度和极化的分辨率增加了5倍。一系列飞向主要性能的飞跃提供了清楚地获得宇宙中气体密度和速度的细微提高，清楚地宣布了隐藏在原始氢和氦气中的结构的原型。学者期望在宇宙微波背景辐射上找到一种称为B模式的极化模式。这种极化模式就像是由引力透镜，引力波或宇宙尘埃引起的涡流，它可以构成有关额外早期宇宙的基本信息。 B模式极化信号的强度仅为总信号的一百万。为了在这种模式下获取两极分化信息，就像在干草堆中寻找针头一样，这很容易引起专家的错误作者。 2014年，宇宙泛 - 加拉克斯（Pan-Galaxy）成像极化的实验背景团队宣布他们看到了B模式极化。后来，发现团队注意到的信号可能是由于银河系以尘埃辐射引起的两极分化。该发现的先前结果是“空虚的喜悦”。另外，宇宙微波背景辐射的过度低温度温度使检测器冷却比热变化的感觉更冷却。制冷技术是更好地发现宇宙微波背景辐射的关键。氦气冷却是当今最成熟的冷却技术之一。使用包裹在氦气中的液体探测器可以使用液体氦的相变量来吸收热量以去除热量。值得一提CE，因此在检测器上同样冷却。但是，蒸发后很难恢复液体氦气，这极大地限制了检测器的寿命。虽然普朗克的卫星捕获了第一个精细的宇宙微波背景辐射图像，但发现宇宙微波背景辐射的人的技术已经获得了合格的跳跃。这种跳跃是一门学科的成就，但是在许多领域的智慧结晶，例如射电天文学，低温物理学，科学和精确工程。科学探索解释了微波背景辐射对宽阔的星空的微妙结构，使人们能够成功计算宇宙的年龄。隐藏在其不均匀性中的引力视力告诉人们宇宙中有黑物体。以及各向同性波的几乎完美的模式被证明是爱因斯坦的一般理论，即宇宙的一般结构……而宇宙微波背景RADiation可以帮助科学家在宇宙深处航行，技术突破和研究的创新长期以来一直被纪律处分的纪律所破坏，并渗透到切割技术的每个角落。在制冷领域，消除宇宙微波背景的能源波动的严格需求提供了Millikelvin制冷技术和反磁化制冷技术的提高：以前的超低技术通过稀释氦同位氦的同位素来完全零。后者在强磁场中使用熵中的磁性物质来吸收热量，在没有液体氦的情况下，该热量可以完全零接近零。北京大学研究团队使用绝热的消灭制冷技术来创建两个“拓扑量子计算超低温度实验仪器”，并创建了“干制冷仪器”的最低温度记录：0.1milLikelvin。该温度完全接近人们无法达到的零。在医学领域，宇宙微波背景辐射极化分析技术的能力“从噪声中提取纳米级信息”吐出噪声抑制算法并应用于减少医疗图像噪声。美国的蛋黄酱诊所使用增强的噪声滤波器算法与PET-CT-CC结合使用，以识别运动图像的动态呼吸，并将肺结节的发现率以下2 mm至89％，这预计有望提高肺癌早期筛查的效率。在通信领域，90至150 GHz接收器的射电望远镜直接促进了Tehertz频段的发展。 6G原型由日本，DOCOMO，NTT，NEC和FUJITSU的四个主要电信公司一起开发300 GHz频段的SION速率，比现有的5G标准速度高出几乎50倍。该原型从有限的带频率到宇宙微波辐射的观察结果恢复完整信息的过程，并可以将完整的数据流带到带宽的近1/5，预计将来会显着降低6G基本站的能源消耗。作为诺贝尔奖的获胜者说：“我们开发的窥视宇宙起源的技术最终阐明了文明的每个角落。”从超低冷却温度的技术到准确的医学成像，从超导材料到下一代的信息和通信，宇宙微波背景辐射研究的影响已经超过了天文学的范围。探索宽阔的星空的人并没有停止。理解和技术跳跃方面的每一个成功都为未来奠定了道路人类文明。也许在不久的将来，反映早晨宇宙微波背景的“时空时间化石”会给我们带来更加意外的惊喜 - 例如，人类科学和技术的历史将反复出现，对不知名世界的好奇心和渴望最终将最终消除世界并改变世界。