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背景放射が観測されたのは1964年ですが、これってどうやって観測できたのでしょうか?
Wikipediaの背景放射の項目を見ても載ってませんでした。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AE%87%E5%AE%99%E8%83%8C%E6%99%AF%E6%94%BE%E5%B0%84

http://img2.wiredvision.jp/gallery/200901/20090130082249-3.jpg
こちらのホーンアンテナを使って観測したようですが、当時の真空管や出たばかりの半導体技術では
どうしても内部測定環境のノイズをほぼ0にすることは無理だと思うのですが。

FETなどを絶対零度に近づければ熱雑音は減りますが導体になってしまって増幅は無理でしょうし、
帯域を絞って熱雑音を減らそうにもやはり温度の問題が出てきます。

アナログの時代なので積分してバックグラウンドノイズを消すなんて無理でしょうし、
どうやって観測したのかどうしても分かりませんでした。

他の掲示板で質問したのですが、元のこちらの論文を読め、と言うだけで教えていただけませんでした。
http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1978/penzias-lecture.pdf
http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1978/wilson-lecture.pdf

背景放射が観測できるほどの低雑音性を詳しく解説したサイトでも結構ですのでどなたかご教示お願いします。
先程質問したのですが、質問が反映されてないので再質問させてください。

  • 質問者:かっぺ
  • 質問日時:2009-05-31 20:25:41
  • 0

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参考になればと思っていますが、検出するべき半導体は多かれ少なかれ雑音を出しますが、これは、たとえば、時間軸をズラして巡回して重ねていくことで、だんだんゼロに近づいてきます。
 しかし、宇宙からくる電波も雑音であれば消えてしまいそうな物ですが、半導体の出す雑音の周波数分布と宇宙放射の周波数分布は違う相関にあるはずで、今なら野辺山電波天文台で使われているような行列式を高速で演算するような事で解明出来ると思いますが、昔だと、遅延巡回で重ねるのが精一杯でしょうか?
今はどうなっているか分かりませんが、コンデンサの静電容量が小さくなると電圧が高くなることを応用したパラメトリックアンプというのも昔は有りました。

  • 回答者:putai (質問から7日後)
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参考になりました。回答ありがとうございました。
お礼コメント

回答ありがとうございます。
最近のハイアマチュア用の天体望遠鏡用CCDカメラとソフトのように、ダイナミックレンジが広い場合、積分してバックグラウンドノイズに埋もれた信号を取り出すことは分かるのですが、当時のアナログの技術でそれができたとは思えないのでどうして分かったのか悩んでおります。

発見したのは偶然です。新型ホーンアンテナの性能試験中にノイズが多いことが問題になっていました。最初は熱雑音と思われていましたが調べているうちにアンプの特性と関係のない特定のスペクトルが強いことが分かりました。アンプの特性と関係ないので本当に電波があるとしか思えない、あらゆる方向から来るこの電波はなんだ?とういことで文献を調べたところ宇宙背景放射に関する論文を探し当て、予測された温度帯を示すスペクトルだったというということです。
はじめから背景放射を観測するために超低雑音測定で挑んだわけではないのです。
低雑音化の技術が進んで宇宙背景放射と確定したのはもっと後のことです。
ちょっと前のNewtonに記事があったのですが廃品回収に出してしまいました。

===補足===
温度が違えば違うスペクトルになりますので他の温度帯の雑音に埋もれてしまうということは周波数帯を無視して測定していることになりそもそもアンテナの試験としておかしいですね。周波数別に性能測定をし、ノイズ源の特定と低減対策をしたからこその発見です。「時間帯も方位もアンプの特性も関係ないある周波数帯の一定のノイズ源」がなんであるか、特定するためにアンテナについた鳩の糞まで疑ってます。

  • 回答者:dynoz (質問から2時間後)
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参考になり、満足しました。回答ありがとうございました。
お礼コメント

回答ありがとうございます。
アンプの特性と関係のない特定のスペクトルが強いことが分かったとのことですが、
と言うことは3kと絶対温度に近い温度のスペクトルまで当時のアンテナで検出可能だったということですよね。

となると星よりとても暗い背景放射を宇宙空間でなく高い温度のノイズ原である空気に埋もれた地上でどうして観測できたのかが疑問になります。

それとも背景放射は星や遠い銀河より暗いけど全方位にまんべんなく広がっているので、
一つあたりのエネルギーや温度が低くても電波の強度は地上で十分観測可能なほど強いのでしょうか。

20090607追記
補足説明ありがとうございます。お答えを読んで再度色々と調べてみたのですが、現在の超低温度に冷却したローノイズアンプの動作温度は15k程度でした。背景放射の3kよりはだいぶ大きいのでこれだとノイズに埋もれてしまいます。
ビッグバンのときの粒子が宇宙全体に広まった結果温度が下がり3kとして見えるのではなく、晴れ上がり直後の3000kの温度が赤方偏移で3kに見えているだけだから、観測レベルは十分に高い温度なのでしょうか。

一昨日補足したのですが、反映されておりませんでした。返事が遅れましてすみません。
期限が近いのでもし期限までに分からなかったらまた再質問させていただきます。

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