魅力非凡的宇宙学家和诺奖得主,发现了宇宙微波背景辐射中的温度变化。
宇宙学家乔治 · 斯穆特(George Smoot)通过测量宇宙微波背景辐射中的温度变化,加深了我们对最早可观测时期的宇宙的理解。他1992年的关键实验显示,在微波天空探测到了这些“涟漪”。这一发现揭示了恒星、星系等结构形成的痕迹,也促使他成为2006年诺贝尔物理学奖得主之一。同时,该发现催生了众多类似实验——这些实验通过越来越精确的测量巩固了现代宇宙学理论。2025年9月,斯穆特在巴黎逝世,享年80岁。
1945年,斯穆特出生于美国佛罗里达州,父亲是水文学家,母亲是科学教师。1966年,他获得了麻省理工学院(MIT)的双学士学位(物理和数学),接着又攻读了MIT的实验粒子物理学博士学位。之后,他加入诺奖得主路易斯 · 阿尔瓦雷茨(Luis Alvarez)的研究小组,后者任职于加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室。
20世纪70年代初,斯穆特开始研究残留的微波辐射。他在诺贝尔演讲中写道:“(当时)我的物理学同事们认为这项工作纯属猜测,根本不予理会,但是在我看来,这是一个观测时机已经成熟的领域,无论结果如何,都将具有重要意义。”
斯穆特开展了一系列地面和机载微波实验。1974年,他提议使用卫星搭载差分微波辐射计(DMR),以便为探测微小的温度变化提供所需的稳定低温环境。1976年,宇宙背景探测者(COBE)卫星的任务构想正式成型:它将搭载DMR和另外两个设备升空。随后是长达十年的设计和建造工作。
斯穆特领导设计了DMR探测器。该探测器收集的数据,呈现了大爆炸后(仅约40万年时)炽热的早期宇宙中物质密度变化的快照。这些物质密度涨落的幅度与相关预测高度吻合。该预测基于一个假设:如今看到的星系结构,是从宇宙极早期开始,在暗物质(而非等离子体)引力的主导下形成的。物理学家约翰 · 马瑟(John Mather)则领导设计了搭载在COBE卫星上的另一个重要设备——远红外绝对分光光度计。两人正是因为在COBE实验中发挥的领导作用才共同获得2006年诺贝尔物理学奖。
之后,斯穆特利用他的奖金和影响力,在伯克利和巴黎建立了宇宙学研究中心。他还利用诺奖得主这一身份,以四处旅行演讲、鼓励年轻研究者等方式推广科学。斯穆特强烈认为,科学家需要与公众互动。例如,他坚持宇宙微波背景辐射图应该用红色表示高温、蓝色表示低温,以便公众理解,尽管从热物理学角度来看颜色应该反过来。他还是个有趣的人,曾两次出现在情景喜剧《生活大爆炸》中。
他从不满足于已有的成就,而是坚持开展全面多样的实验研究项目,包括探究天文学中的量子探测器、引力波以及特定类型的暗物质等。他个性鲜明,执着于追求一些重大科学问题的答案。
资料来源 Nature
