第11章完结(2/2)
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威尔金森微波各向异性探测器(WMAP):2001年6月,美国国家航空航天局(NASA)将WMAP送入太空,2010年10月,它结束了探测任务。WMAP非常成功,实际使用寿命是科学家预想的2倍。
WMAP首次将宇宙背景辐射(CBR)中出现的微小波动绘制成图。它确定了普通物质、暗物质和暗能量的比例。(登录http://map.gsfe.nasa.gov获取更多图像和信息。)
普朗克卫星:欧洲航空局(ESA)运行的是另一台空间天文台。它以德国物理学家马克斯·普朗克(Max Planck,1858—1947)的名字命名,普朗克创立了量子理论,于1918年荣获诺贝尔物理学奖。(详情参见下文“知识前沿的疑问”。)
普朗克卫星于2009年5月升空,2013年10月结束任务。它的轨道是绕地球的椭圆形轨道。轨道最远点距离地球1,126,540千米(700,000英里)。在CBR的图像绘制方面,它的精确度比WMAP高,2013年3月,科学家首次公布了CBR的全天图像。科学家通过CBR的精确图像,将宇宙的年龄精确到138.242亿年(前后有几百万年的出入)。为了做到这一点,科学家研究了CBR,并计算出由宇宙膨胀造成的光波拉伸的程度。接下来,他们就能计算出宇宙膨胀了多长时间。
为了避开地球大气层的干扰,科学家发射了卫星探测器,比如威尔金森微波各向异性探测器和普朗克卫星,用以拍摄宇宙背景辐射的图像。这些照片似乎记录到微波中有微小的温度波动。这些波动表明,早期宇宙中的物质并不是绝对均匀分布的。有些地方,温度稍微高些,通常在图像中呈现红色。在这些红色区域,引力开始将原子拢在一起,这就是恒星和星系的开始,我们会在下一章予以探讨。
今天的物理学家如何做研究
天体物理学家是指那些借助物理学研究天文学的人。在可能的最小范围(亚原子粒子)内和可能的最大范围(宇宙)中所发生的事,都是他们想要弄懂的对象。
为了研究早期宇宙发生了什么,科学家需要尽最大限度重新创造出当时的条件。这就需要使用巨大且昂贵的机器,让亚原子粒子以接近光速的速度进行撞击。(似乎正应了比尔·布莱森那句话:越是研究小东西,越是需要大机器。)
由于没有哪个国家能够独自负担得起这类机器,所以100多个国家携起手来,提供所需的资金、科学家和工程师,共同建造所需的设备。该设备建在法国和瑞士交界处,靠近日内瓦机场。组织者是欧洲核子研究中心(CERN)。该机器叫作“大型强子对撞机”(LHC),是迄今造价最高的科学实验设备,总投资超过60亿美元,仅电费这一项,一年就要3000万美元。(强子是强核力控制下的质子、中子及其他粒子的统称。)
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