Holmdel Horn Antenna

The Large Horn Antenna and the Discovery of Cosmic Microwave Background Radiation

Come parte dell’APS historic sites initiative, il 9 dicembre 2008, il vicepresidente dell’APS Curtis Callan ha presentato una targa ai Bell Labs per commemorare la scoperta della Radiazione cosmica di fondo a microonde (CMB) che ha fornito prove per il Big Bang. Bell Labs radio astronomi Arno Penzias e Robert Wilson stavano usando una grande antenna corno nel 1964 e 1965 per mappare i segnali dalla Via Lattea, quando hanno serendipitously scoperto il CMB. Come scritto nella citazione, ” Questa scoperta inaspettata, che offre una forte prova che l’universo è iniziato con il Big Bang, ha inaugurato la cosmologia sperimentale.”Penzias e Wilson hanno condiviso il premio Nobel per la fisica nel 1978 in onore delle loro scoperte.

Il CMB è “rumore” residuo della creazione dell’Universo. La radiazione a microonde è solo 3 gradi sopra lo Zero assoluto o -270 gradi C, 1 ed è uniformemente percepibile da tutte le direzioni. La sua presenza dimostra che il nostro universo è iniziato in un’esplosione estremamente calda e violenta, chiamata Big Bang, 13,7 miliardi di anni fa.

Nel 1960, Bell Labs costruì un’antenna a forma di corno di 20 piedi a Holmdel, NJ per essere utilizzata con un primo sistema satellitare chiamato Echo. L’intenzione era di raccogliere e amplificare i segnali radio per inviarli su lunghe distanze, ma nel giro di pochi anni, un altro satellite è stato lanciato e Echo è diventato obsoleto.2
Con l’antenna non più legata ad applicazioni commerciali, era ora libero per la ricerca. Penzias e Wilson hanno colto al volo l’occasione di usarlo per analizzare i segnali radio dagli spazi tra le galassie.3 Ma quando cominciarono ad usarlo, incontrarono un persistente “rumore” di microonde che proveniva da ogni direzione. Se dovessero condurre esperimenti con l’antenna, dovrebbero trovare un modo per rimuovere la statica.

Penzias e Wilson hanno testato tutto ciò che potevano pensare per escludere la fonte del racket delle radiazioni. Sapevano che non si trattava di radiazioni della Via Lattea o di sorgenti radio extraterrestri. Hanno puntato l’antenna verso New York City per escludere “interferenze urbane” e hanno fatto analisi per respingere possibili test militari dalla loro lista.4

Poi hanno trovato escrementi di piccioni nidificanti nell’antenna. Hanno ripulito il pasticcio e hanno cercato di rimuovere gli uccelli e scoraggiandoli dal roosting, ma hanno continuato a volare indietro. “Per sbarazzarci di loro, abbiamo finalmente scoperto che la cosa più umana era prendere un colpo di pistola shot e a distanza molto ravvicinata li ha uccisi all’istante. Non è qualcosa di cui sono felice, ma sembrava l’unica via d’uscita dal nostro dilemma”, ha detto Penzias.5 ” E così i piccioni se ne andarono con un botto più piccolo, ma il rumore rimase, proveniente da ogni direzione.”6

Allo stesso tempo, i due astronomi appresero che il fisico dell’Università di Princeton Robert Dicke aveva predetto che se si fosse verificato il Big Bang, ci sarebbero state radiazioni a basso livello trovate in tutto l’universo. Dicke stava per progettare un esperimento per testare questa ipotesi quando fu contattato da Penzias. Dopo aver sentito della scoperta di Penzias e Wilson, Dicke si rivolse ai suoi colleghi di laboratorio e disse ” bene ragazzi, siamo stati scavati.”7

Sebbene entrambi i gruppi abbiano pubblicato i loro risultati su Astrophysical Journal Letters, solo Penzias e Wilson hanno ricevuto il premio Nobel per la scoperta della CMB.

L’antenna a tromba è stata designata National Historic Landmark nel 1990. Il suo significato nel promuovere un nuovo apprezzamento per il campo della cosmologia e una migliore comprensione delle nostre origini può essere riassunto da quanto segue: “Gli scienziati hanno etichettato la scoperta la più grande scoperta scientifica del 20 ° secolo.”8

©2009, Alaina G. Levine

1 Hu, Wayne, “An Introduction to the Cosmic Microwave Background”, Lecture given at the Institute for Advanced Study, October 25, 1996.
2 “A Science Odyssey: People and Discoveries: Penzias and Wilson discover cosmic microwave radiation 1965,” PBS.
3 “This Month in Physics History, June 1963: Discovery of the Cosmic Microwave Background,” APS News, July 2002.
4 Schoenstein, Ralph, “The Big Bang’s Echo”, All Things Considered, NPR, 17 maggio 2005.
5 Ibid.
6 Ibid.
7 Ibid.
8 Ibid.