Objav kozmického mikrovlnného pozadia

Náhodný objav žiarenia kozmického mikrovlnného pozadia (CMBR) je dôležitou súčasťou modernej fyzikálnej kozmológie. Aj keď skoršie teórie predpokladali existenciu CMBR, tak ho pri pokusoch s Homdel Horn Anténou náhodne objavil Arno Penzias a Robert Woodrow Wison. Tento objav je dôkazom rozpínajúceho sa vesmíru a vyvracia model ustáleného stavu. Za tento spoločný objav boli Penzias a Wilson v roku 1978 ocenení Nobelovou cenou za fyziku.
História.
V polovici dvadsiateho storočia existovali dve rozličné kozmologické teórie, ktoré sa pokúšali vysvetliť vznik vesmíru. Jednou bola teória ustáleného stavu, ktorá tvrdila, že vesmír vždy existoval a bude existovať večne a bez väčších zmien. Druhá sa nazýva teória veľkého tresku a predpokladala, že vesmír vznikol obrovskou explóziu pred miliardami rokov (neskôr upresnené na 13,7 miliardy).
Prvá publikácia, ktorá hovorila o CMBR ako o merateľnom jave, bola v roku 1964 práca s názvom "Mean Density of Radiation in the Metagalaxy and Certain Problems in Relativistic Cosmology" od sovietskych astrofyzikov A. G. Doroshkevicha a Igora Novikova.
V roku 1964 Arno Penzias a Robert Wilson, zamestnanci Bellových laboratórii v New Jersey, experimentovali so 6 metrovou, vysoko citlivou, rohovou anténou. Pôvodne bola vyvinutá na detekciu rádiových vĺn odrazených od satelitov Echo. Na zachytenie týchto slabých rádiových vĺn museli odstrániť všetko rozpoznateľné rušenie. Odstránili rušenie spôsobené radarom a rádiovým vysielaním, potlačili aj rušenie spôsobené vlastným teplom prijímača, pomocou chladenia tekutým héliom na teplotu −269 °C.
Napriek odstráneniu všetkých možných rušivých javov prijímač zachytával stály, slabý, rovnomerný, záhadný šum. Tento zostatkovaý šum bol ale 100krát silnejší, ako predpokladali, a bol rovnomerne rozložený celou oblohou, prítomný v noci aj cez deň. Boli si istí, že detegované žiarenie, s vlnovou dĺžkou , nepochádza zo Zeme, Slnka ani našej galaxie. Šum pretrvával aj napriek dôkladnej kontrole ich zariadení, odstránení hniezdiacich holubov a ich výkalov. Obaja prišli k záveru, že šum pochádza z priestoru mimo našej vlastnej galaxie, aj keď si nevedeli predstaviť rádiový zdroj, ktorý by to spôsoboval.
Ani nie odtiaľ sa v tom čase astrofyzici Princetonskej univerzity, Robert H. Dicke, Jim Peebles, a David Wilkinson, pripravovali na hľadanie mikrovlnného žiarenia v tejto oblasti spektra. Dicke a jeho kolegovia tvrdili, že Veľký tresk nerozptýlil iba hmotu, ale musel uvoľniť aj obrovské množstvo žiarenia. Toto žiarenie by malo byť pomocou vhodných nástrojov pozorovateľné, aj keď kvôli červenému posunu len ako mikrovlnné.
Význam svojho objavu si Penzias a Wilson začali uvedomovať až potom ako im ich priateľ (Bernard F. Burke, Prof. fyziky na MIT) povedal o možnosti detekcie zostatkového žiarenia z výbuchu, ktorý vyplnil vesmír pri jeho vzniku. Charakteristika žiarenia, ktoré Penzia a Wilson zachytili, sa presne zhodovala s predpoveďami Roberta Dickeho a jeho kolegov z Princetonskej univerzity. Penzias okamžite kontaktoval Dickeho, a po vzájomnej výmene dát ho pozval na pozorovanie tohoto šumu do Bellových laboratórií. Robert Dicke, P. J. E. Peebles, P. G. Roll a D. T. Wilkinson identifikovali toto žiarenie ako pozostatok Veľkého tresku.
Výsledky sa rozhodli publikovať spoločne, aby sa vyhli prípadnému konfliktu. Astrofyzikálnemu žurnálu doručili dve správy. V prvej Dicke a jeho spolupracovníci
popísali dôležitosť CMB ako dôkazu Veľkého tresku. V druhej správe s názvom "A Measurement of Excess Antenna Temperature at 4080 Megacycles per Second,", podpísanej Penziasom a Wilsonom, potvrdili existenciu zostatkového šumu a ako možné vysvetlenie navrhli Dickeho teóriu.
Za tento spoločný objav boli Penzias a Wilson v roku 1978 ocenení Nobelovou cenou za fyziku. Cenu zdieľali ešte s Pyotrom Kapistom, ktorý ju získal za iné objavy.