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物理宇宙学的奠基者和系外行星的发现者 | 2019年诺贝尔物理学奖解读

   信息来源:HmPbyRdhs

作者 | 施郁(复旦大学物理学系教授)

2019年诺贝尔物理学奖授予做出”物理宇宙学的理论发现”的皮布尔斯(James Peebles)和”发现绕着类似太阳的恒星运动的系外行星"的麦耶(Michel Mayor)和奎洛兹(Didier Queloz)。

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宇宙学在过去50年成为一门精确科学,皮布尔斯陪伴了这个领域的成长,对之做出若干重要贡献,是这个学科的代表人物。

苏联物理学家弗里德曼早在1924年就根据爱因斯坦的广义相对论预言了宇宙的膨胀,然后哈勃于1929年观测宇宙退行,从而证实宇宙确实在膨胀。这使得爱因斯坦后悔引入宇宙学常数,使得宇宙保持静态。

大爆炸宇宙学的创立要等到弗里德曼的学生、杰出的俄裔美籍物理学家兼科学作家加莫夫(George Gamow)。

加莫夫后来又和他的学生Ralph Alpher及Robert Herman计算了微波背景辐射(当时认为是5K)以及氦丰度。加莫夫也讨论了星系形成。

1965年,贝尔实验室的两位无线电工程师彭齐亚斯和威尔逊发现了一个奇怪的信号,这就是宇宙微博背景辐射,导致二人后来获得诺贝尔奖。

普林斯顿大学资深物理学家狄克(Robert Dicke)领导的宇宙学小组告诉他们这是宇宙大爆炸的遗迹―宇宙微波背景辐射,而皮布尔斯正是这个小组的关键人物。皮布尔斯一直在普林斯顿大学工作。

这个宇宙学小组本来还准备去观测宇宙背景辐射。

当时皮布尔斯的计算结果是10K,他给出了温度与物质密度、以及氦合成的关系。皮布尔斯和合作者还讨论了宇宙中重子物质(由原子核构成的物质)的含量,注意到比观测值少很多。

而皮布尔斯单独的一个工作是指出辐射在星系形成中的作用。

这个工作以及苏联物理学家Yakov Zeldovich的相关工作是物理宇宙学的开始,使得宇宙学成为一门精确科学和发现新物理的工具。


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