فلسفه و تاریخ علم

ماجرای کشف تصادفی تابش زمینه کیهانی

نوشته شده توسط عرفان کسرایی

کشف تصادفی تابش زمینه کیهانی، زمینه ساز یک انقلاب بزرگ علمی در کیهان شناسی بود. کشف عجیبی که در سال ۱۹۶۵، آرنو پنزیاس Arno Allan Penzias و رابرت ویلسون Robert Wilson  انجام دادند، باعث شد که کیهان شناسان در مدل های کیهان شناسی به صورت بنیادینی تجدید نظر کنند. خلاصه داستان که ممکن است علاقمندان به تاریخ فیزیک جدید ، اینج و آنجا خوانده باشند از این قرار است که پنزیاس و ویلسون در حال آزمایش ابزار ارتباط رادیویی آزمایشگاه های بل تلفن بودند که متوجه چیزی شدند که امروز ما آن را تابش زمینه کیهانی CMB cosmic microwave background می نامیم. این دو در جریان اندازه گیری های خود دریافته بودند که تابشی معادل تابش سیاه در حدود ۳ کلوین در کیهان وجود دارد که می شود  آن را از هر جهت آسمان دریافت کرد.  یافته پنزیاس و ویلسون به قدری ارزشمند بود که این دو بابت کشف این تابش جایزه نوبل هم دریافت کردند. کشف تابش زمینه کیهانی به نوعی تاییدی بود بر درستی نظریه بیگ بنگ. اینک تابشی با فرکانس حدود ۱۶۰ گیگاهرتز شناسایی شده بود که به گفته کیهان شناسان به ۱۳/۸ میلیارد سال پیش باز می گشت. اما داستان  کشف تصادفی تابش زمینه کیهانی جزییات تاریخی هم دارد که ممکن است در بسیاری از منابع از آن صرف نظر شده باشد.

 

 

 

Bell_Labs_Horn_Antenna_Crawford_Hill_NJ-600x450

Horn Antenna و بنای یادبود امروزی در جایی که پزنیاس و ویلسون  تابش زمینه کیهانی را کشف کردند

داستان کامل از این قرار است که آرنو پنزیاس و روبرت ویلسون به منظور مطالعه تشعشعاتی که از اتمسفر زمین می آیند از یک آنتن ریزموج شیپوری شکل استفاده می کردند. این آنتن عجیب و غریب به شکلی برنامه ریزی شده بود که منابع احتمالی تداخل هایی را که موجب بروز اختلال و نویز در سیستم های مخابراتی و ماهواری ای می شدند شناسایی کند. در جریان این پژوهش ، پنزیاس و ویلسون به یک اختلال پس زمینه ای ثابت برخوردند که همیشه وجود داشت و هرگز محو نمی شد. این مساله آنها را به شدت متعجب کرده بود. نویزی که به صورت مداوم وجود داشت و حتی تغییر هم نمی کرد. آنها با بررسی های بیشتر و با جابجا کردن کبوترهایی که در نزدیک آنتن لانه ساخته بودند متوجه شده اند که این نویز همچنان باقی است. در همین کشاکش ، یک ملاقات کاملا تصادفی، سرنوشت نظریه های کیهان شناسی را به صورت جدی تغییر می دهد. پنزیاس و ویلسون یک روز به صورت اتفاقی به یک تیم اخترفیزیکدان برخوردند که دقیقا در پایین جاده ای در پرینستون نیوجرسی در حال طرح ریزی آزمایشی بودند که تابش تولید شده در بیگ بنگ را آشکار سازی کنند. این گروه اخترفیزیکدان که در بین آنها دایک Dicke و پیبلز Peebles حضور داشتند ، سهم بزرگی در ماجرای کشف تابش زمینه کیهانی دارند. پنزیاس و ویلسون نتایج مشاهدات خود را که نشان می داد آنچه در آنتن آزمایشگاه خود ثبت کرده اند مربوط به اختلالات تابش زمینه کیهانی است به همراه مقاله ای از اخترفیزیکدانان تیم Dicke   در سال ۱۹۶۵ در ژورنالی به اسم آستروفیزیکال astrophysical منتشر کردند. کشف بی نظیری که ۱۳ سال بعد برای آنها جایزه نوبل فیزیک را به ارمغان آورد.

arno-allan-penzias-6

پنزیاس و ویلسون پس از سالها در محل کشف تابش زمینه کیهانی

استدلال جالب پنزیاس و ویلسون در کشف خود این بود که نویز و اختلالی که آشکار کرده اند ربطی به پدیده های جوی ندارد و حتی از منابع درون کهکشان هم مستقل است. از آن زمان تا کنون بشر توانسته دانش خود در زمینه تابش زمینه کیهانی و انفجار اولیه به صورت خیره کننده ای افزایش دهد. سالها پس از کشف تابش زمینه کیهانی، در ماه نوامبر سال ۱۹۸۹ ماهواره COBE  برای ثبت تابش زمینه کیهانی CMB به فضا پرتاب شد تا به کمک آن به شواهد دقیق تری برای تایید نظریه پیدایش جهان هستی از بیگ بنگ دست پیدا کرد.

درباره نویسنده

عرفان کسرایی

کسرایی، عضو انجمن فلسفه علم آلمان و پژوهشگر مطالعات علم و فناوری در دانشگاه کاسل است
زمینه های پژوهشی او عبارتند از:
-فلسفه فیزیک ، منطق ریاضی و مدلسازی در ریاضیات مهندسی
-ارتباطات علم و جامعه شناسی شبه علم در ایران
-تاریخ علم (تاریخ فیزیک مدرن در قرن بیستم)

دیدگاه شما چیست