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阿诺·彭齐亚斯的讣告

2024-05-02 15:24 来源:得道网

美国天体物理学家、诺贝尔奖得主阿诺·彭齐亚斯(Arno Penzias)去世,享年90岁。他是20世纪最大的宇宙学启示之一——宇宙微波背景辐射(宇宙大爆炸的残余辐射)的发现者。

1965年,他和他的合作者罗伯特·威尔逊(Robert Wilson)首次证明了它的存在,五年后,他和威尔逊以及另一位天体物理学家基思·杰夫茨(Keith Jefferts)继续探测到星际一氧化碳的存在,开创了分子线天文学领域。

彭齐亚斯发现宇宙微波背景辐射时,宇宙学还处于不确定状态。爱因斯坦提出的宇宙是均匀的,在每个位置都是一样的,各向同性的,在每个方向都是一样的,这个观点仍然占主导地位,但没有得到确凿的证明。

亚历山大·弗里德曼(Alexander Friedmann)已经证明,在广义相对论的背景下,哪些宇宙学历史是可能的,而这些历史大多起源于密度无限的状态,英国天文学家弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)讽刺地将这种状态称为大爆炸。

埃德温·勒马·<e:1>特雷、乔治·加莫夫和苏联宇宙学家雅科夫·泽尔多维奇已经探索了早期大爆炸宇宙的特性,而加莫夫和泽尔多维奇的合作者都曾预言,大爆炸阶段应该有残余的背景辐射。

1965年,彭齐亚斯和威尔逊发表了一篇简短的一页论文,宣布频率为4080兆赫的3.5K各向同性过量背景辐射产生了爆炸性影响。对大多数宇宙学家来说,这证明了宇宙确实起源于一次热的大爆炸,它标志着霍伊尔稳态理论终结的开始。

正如芝加哥宇宙学家迈克尔·特纳(Michael Turner)所说:“宇宙微波背景的发现几乎在一夜之间将宇宙学从少数天文学家的领域转变为物理学的一个‘受人尊敬的’分支。”

Cassiopeia A, the supernova emitting strong radio waves that was the subject of Penzias and Wilson’s initial research.

彭齐亚斯出生于德国慕尼黑,父亲是Justine(本名Eisenreich),母亲是经营皮革生意的Karl Penzias。1938年,6岁的阿诺和5岁的哥哥冈瑟侥幸躲过了被驱逐到波兰的命运。1939年,他们通过Kindertransport(儿童运输计划)被疏散到英国,这项行动拯救了成千上万的犹太儿童。

他的父母也设法到达了英国,并在1940年,由于一位犹太美国陌生人担任担保人,这家人获准进入美国。他们在纽约布朗克斯区定居下来,他的父母在那里担任公寓大楼的管理者,获得了住房。

1951年,彭齐亚斯从布鲁克林技术高中毕业,进入纽约城市学院(City College of New York)学习化学,1954年毕业前转到物理专业,同年他与亨特学院(Hunter College)的学生安妮·巴拉斯(Anne Barras)结婚。

在美国陆军信号部队担任了两年的雷达军官后,他开始在哥伦比亚大学辐射实验室担任研究助理,该实验室当时主要从事微波物理研究。他在查尔斯·汤斯手下工作,汤斯后来因发明脉泽而获得诺贝尔奖,脉泽是一种产生并放大原子钟中使用的非常精确频率的微波辐射的装置。

Arno Penzias

1956年,彭齐亚斯成为哥伦比亚大学的研究生,1962年获得物理学博士学位,之后进入新泽西州霍尔姆德尔的贝尔实验室无线电物理小组,进入商业领域。

在那里,他特别希望利用为“回声”实验而建造的大型微波喇叭天线。在“回声”实验中,无线电信号从法国的一个类似天线发射,从月球反射回来,然后在新泽西接收。

与威尔逊合作,他开始了两个实验,一个是测量银河系的无线电频谱,第二个是测量仙后座A的绝对通量,仙后座A是一颗发射强烈无线电波的超新星。

彭齐亚斯和威尔逊很快就遇到了贝尔实验室的工程师们都知道的一个问题:喇叭天线的噪音大得惊人。其中一个问题是,鸽子在喇叭里筑巢,因此天线被彭齐亚斯巧妙地描述为“白色介电物质”。

物质和鸽子都被移除,然后天线被拆开并重新组装,以确保接头有良好的电接触,同时通过在天线上方安装发射器的直升机飞行来校准喇叭的响应。但是,尽管他们做了所有的努力,他们仍然留下了持续的背景噪音,无论天线指向哪个方向,背景噪音都是一样的。

这时,他们的运气来了。彭齐亚斯在与附近普林斯顿大学的射电天文学家伯尼·伯克的电话交谈中提到了这种噪音。伯克告诉他,普林斯顿大学由罗伯特·迪克(Robert Dicke)领导的一组科学家正在建造寻找微波背景辐射的设备。在灵光一现的时刻,彭齐亚斯意识到他无法消除的嘶嘶声实际上是普林斯顿大学的科学家们一直在寻找的宇宙微波背景。

彭齐亚斯和威尔逊随后写了一篇一页纸的论文,这篇论文与迪克、吉姆·皮布尔斯、彼得·罗尔和大卫·威尔金森的一篇论文一起发表,他们解释说,微波背景辐射是早期宇宙热大爆炸阶段的遗留物。

The Orion Nebula, wher<em></em>e Penzias, Wilson and Keith Jefferts detected interstellar carbon monoxide.

彭齐亚斯和威尔逊随后开始把灵敏的贝尔实验室微波接收器带到亚利桑那州的基特峰毫米波望远镜,并于1970年宣布,他们与杰弗茨一起,在猎户座恒星形成云中探测到了星际一氧化碳分子。在一年内,彭齐亚斯、威尔逊和其他合作者又发现了6个星际分子,到1976年已经发现了30多个;今天,这个数字达到了233。

在形成新恒星的密集尘埃云和气体云中,气体以氢分子的形式存在,还有许多其他分子。彭齐亚斯对星际分子的发现促进了分子线天文学的发展。在分子线天文学中,研究人员探测了气体的物理条件,并建立了云的复杂化学模型。

1967年至1985年间,彭齐亚斯在普林斯顿大学兼职,指导那里的博士生。1976年至1979年在贝尔实验室担任无线电物理研究实验室主任,1981年至1995年在AT&T贝尔实验室担任研究副总裁。1978年,他与威尔逊共同获得诺贝尔物理学奖。

彭齐亚斯与安妮的婚姻于1995年以离婚告终,同年他搬到加州,成为贝尔实验室(Bell Labs)衍生公司朗讯科技(Lucent Technologies)的首席科学家。1998年退休后,他加入了硅谷一家风险投资公司,为小型初创公司提供咨询。

1996年,他与硅谷高管雪莉·莱维特(Sherry Levit)结婚。

她和他第一次婚姻所生的三个孩子、雪莉与前一段婚姻所生的两个孩子、12个孙子和冈瑟一起活了下来。

阿诺·艾伦·彭齐亚斯,天体物理学家,1933年4月26日出生;死于2024年1月22日

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