2019年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)同時(shí)授予了系外行星和宇宙學(xué)領(lǐng)域,諾獎(jiǎng)委員會(huì)給出的理由是"為我們理解宇宙的演化和地球在宇宙中的位置做出的貢獻(xiàn)"。這兩個(gè)領(lǐng)域在近二三十年內(nèi)展現(xiàn)出了蓬勃的生機(jī),系外行星和外星生命的研究到了本世紀(jì)伴隨先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展有了爆發(fā)式的發(fā)現(xiàn);進(jìn)入新世紀(jì)后,宇宙學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)獲得4次諾貝爾獎(jiǎng),分別是宇宙背景探測者衛(wèi)星、宇宙加速膨脹的發(fā)現(xiàn)、引力波的探測,以及此次諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),它們使當(dāng)代宇宙學(xué)獲得了廣闊的發(fā)展前景。文章就本次諾獎(jiǎng)熱點(diǎn)話題展開,對(duì)系外行星和宇宙學(xué)兩大領(lǐng)域做概括性的科普解讀。具體介紹馬約爾和奎洛茲在系外行星領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn),系外行星的探測手段和發(fā)展前景,以及宇宙學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展簡史,皮布爾斯在該領(lǐng)域的貢獻(xiàn),和目前宇宙學(xué)領(lǐng)域的一大研究熱潮,即原初引力波的探測。作者借此文拋磚引玉,期待更多年輕學(xué)者能加入到天文學(xué)和宇宙學(xué)的研究中,在新時(shí)代的浪潮下推動(dòng)該領(lǐng)域獲得更重大的突破。 

【文章來源】：物理. 2020,49(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

2019年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者：James Peebles(左)、Michel Mayor(中)、Didier Queloz(右)

人類對(duì)宇宙的近代認(rèn)知，自文藝復(fù)興后日心說的興起為起點(diǎn)，緊接著牛頓力學(xué)的建立為宇宙學(xué)和天文學(xué)的發(fā)展在理論上打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。20世紀(jì)初以量子力學(xué)和廣義相對(duì)論為標(biāo)志的物理學(xué)革命開始后，以相對(duì)論時(shí)空觀為基礎(chǔ)的真正意義上的宇宙學(xué)開始被建立起來。1929年美國天文學(xué)家哈勃做出了一項(xiàng)令愛因斯坦都為之震驚的里程碑式的發(fā)現(xiàn)，那就是他發(fā)現(xiàn)了宇宙正在膨脹。這一觀測結(jié)果直接促使在20世紀(jì)40年代伽莫夫等人建立起了熱大爆炸宇宙學(xué)說，這一理論描述宇宙創(chuàng)生于一個(gè)時(shí)空奇點(diǎn)的大爆炸，在極早期宇宙中充斥著由微觀粒子構(gòu)成的輻射流體，溫度極高且密度極大，這一溫度在整個(gè)宇宙背景下是統(tǒng)一均勻的，也就是宇宙背景溫度[3,4]。圖3 地外行星系統(tǒng)示意圖。綠色條帶為宜居帶，適合生命存在，靠恒星太近就太熱，太遠(yuǎn)則太冷(圖源：ScienceDaily.com)

圖2 徑向速度法示意圖。在我們的視線方向上，恒星會(huì)輕微的接近和遠(yuǎn)離地球，它的譜線上就會(huì)因出現(xiàn)微小的多普勒效應(yīng)而被捕捉到(圖源：The Royal Swedish Academy ofSciences)宇宙創(chuàng)生之后溫度逐漸降低，輻射粒子逐漸冷卻，迅速通過聚變反應(yīng)合成了氫、氦等輕元素的原子核，并在38萬年以后通過與電子的復(fù)合逐漸形成中性原子。隨著膨脹的持續(xù)，宇宙溫度進(jìn)一步下降，最早的一批恒星慢慢形成。伴隨著這一批恒星的誕生與死亡，宇宙中又逐漸通過超新星爆發(fā)等機(jī)制合成了碳、氧、硅、鐵等元素，同時(shí)老一批恒星死亡時(shí)拋出的星際塵埃又為新一代恒星的誕生創(chuàng)造了原料，此后，星系結(jié)構(gòu)逐漸出現(xiàn)，直到最后生命的誕生，我們開始思考宇宙[4]。熱大爆炸宇宙演化歷史如圖4所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]原初引力波與阿里探測計(jì)劃[J]. 張新民,蘇萌,李虹,李明哲,蔡一夫.  現(xiàn)代物理知識(shí). 2016(02)
[2]現(xiàn)代宇宙學(xué)簡史[J]. 蔡一夫,樸云松,張新民.  現(xiàn)代物理知識(shí). 2015(05)



本文編號(hào)：3452652