Физика 20 века: ключевые эксперименты - Тригг Дж.
Скачать (прямая ссылка):
диаграммы направленности.
"Для измерения вклада в температуру антенны, вызванного атмосферой,
регистрировались изменения температуры антенны в зависимости от угла
возвышения. При обработке результатов использовался закон секанса2.
Результат (2,3 + 0,3) К находится в хорошем согласии с известными ранее
значениями...
Вклад в температуру антенны, обусловленный омическими потерями, согласно
расчетам, составляет (0,8 -f- 0,4) К. При этих расчетах отдельно
рассматривались 3 участка антенны: 1) две неоднородные конические
переходные секции общей длиной приблизительно 1 м, которые связывают
круглый волновод диаметром 5,4 см и квадратную горловину антенны с
выходным отверстием размером 15 X 15 см2; 2) подвижное соединение с
двойным дроссельным уплотнением, установленное между двумя коническими
переходами; 3) собственно антенна. Соединения между секциями были
тщательно подогнаны, с тем чтобы они не увеличивали существенно потери в
системе. Специальная проверка показала
1 См. ссылку на стр. 349
2 Поглощение излучения при прохождении его через атмосферу
пропорционально длине пройденного пути, которая изменяется как секанс
угла возвышения.
356
отсутствие утечки и потерь СВЧ-мощности в подвижном соединении.
Специально проверялось также отсутствие в антенне потерь, которые могли
быть вызваны несовершенством швов на поверхности рупора. С этой целью все
швы вблизи горловины рупора и большая часть прочих швов закрывались
алюминиевой лентой; при этом изменения температуры антенны не было
замечено.
Вклад, обусловленный излучением земной поверхности, которое антенна
принимает вследствие наличия заднего лепестка в диаграмме направленности,
не превышал 0,1 К- Этот результат был получен на основе измерений с
данной антенной и небольшим передатчиком, установленным на земле, а также
более точных измерений, проведенных с помощью рупорно-отражательной
антенны меньшего размера, имеющей, как следует ожидать, худшую диаграмму
направленности.
Суммируя рассмотренные выше вклады в температуру антенны, мы вычислили,
что остается вклад в температуру антенны, равный (3,5+ 1,0) К, который не
находит объяснения". Как говорилось во введении к статье, "эта
температура, в пределах ошибок измерений, изотропна, соответствующее ей
излучение не поляризовано1, она не подвержена сезонным изменениям
(наблюдения за период июль 1964 г. - апрель 1965 г)". Именно такими
свойствами, согласно теории, должно было характеризоваться реликтовое
излучение со спектром абсолютно черного тела, и измеренная температура
излучения была близка к вычисленному значению
В течение последующего десятилетия, до тех пор пока эти результаты не
получили бесспорного подтверждения, оставалось неясным, действительно ли
принятое излучение является реликтовым излучением со спектром черного
тела. Измерения, выполненные другими исследователями в диапазоне длин
волн 0,33-73,5 см (Пен-зиас и Вильсон работали на длине волны 7,35 см),
находились в согласии со спектром излучения черного тела при температуре
около 2,8 К. Однако характерной особенностью спектра излучения черного
тела является
1 Сама антенна нечувствительна к поляризации падающего излучения, однако
на входе радиометра можно разделить излучения различной поляризации.
357
наличие максимума, который для этих температур соответствует длине волны
около 0,11 см.
Трудность заключалась в том, что измерения на более коротких длинах волн
не могли быть проведены с
Рис. 16.5. Сравнение спектра космического фонового излучения, измеренного
Вуди и др., со спектром абсолютно черного тела при температуре 2,99 К. (а
- стандартное отклонение) [Phys. Rev. Lett., 34 (1975), стр. 1038, рис.
2].
Земли из-за сильного атмосферного поглощения. Некоторую информацию дали
измерения поглощения излучения молекулами межзвездного пространства,
однако эти результаты определяли лишь верхний предел, и наличие максимума
продолжало оставаться под вопросом. Наконец, в апреле 1975 г., были
опубликованы результаты измерений (рис. 16.5), осуществленных Вуди,
Мазером, Нишиока и Ричардсом из лаборатории Калифорнийского
358
университета и лаборатории им. Беркли. Эти измерения проводились с
помощью шаров-зондов, выведенных за пределы атмосферы. Несмотря на
некоторую неопределенность соответствия экспериментальных данных
теоретической кривой, существование максимума очевидно. Авторы сообщали:
"Это изменение показывает, что космическое реликтовое излучение имеет
спектр излучения черного тела в диапазоне 4-17 см-1", т. е. в диапазоне
длин волн 0,25-0,059 см.
Конечно, не исключено, что будет доказана несостоятельность теории
большого взрыва. Но любая альтернативная теория должна будет объяснить
факт существования космического излучения, соответствующего излучению
черного тела.
Приложение
СХЕМАТИЧЕСКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ТЕОРИИ СВЕРХПРОВОДИМОСТИ БКШ И ПРЕДЫСТОРИЯ ЕЕ
СОЗДАНИЯ
Как упоминалось в гл. 4 и 14, первые попытки теоретического описания
сверхпроводимости имели чисто феноменологический характер. Лишь незадолго
