氢原子|通过这个21厘米谱线，或许我们可以重现宇宙的演化过程( 三 )
因此 ， 老师问能不能从理论上去寻找出这么一个谱线？
那他还真的去寻找了有哪些效应是我们当时没有考虑到的 。 他就想到了这个原子核 ， 质子和这个电子自旋之间的相互作用 ， 能够引发这个21厘米谱线 。
因此 ， 1945年他做的这个理论预言 ， 大家都很兴奋 。 他们的这个课题组就开始去实验中寻找它 。
这个谱线的几率 ， 这个跃迁的可能性是非常非常小的 ， 因此在实验室是看不到这个21厘米谱线的 。
那我们去哪里看呢？没关系 ， 我们去天上看 。
因为宇宙中最不缺的就是氢原子 。 所以即使你看很小很小的一片天区 ， 也包含了足够多 ， 数量足够巨大的氢原子 。
其中能够发射出21厘米谱线 ， 因此他们就往天上看 ， 但是他们这个理论做得很好 ， 技术好像稍微差一点 。
后来他们实验室据说发生了一次火灾 ， 这些很多因素都造成他们最后无功而返 。
时间到了1951年 ， 美国哈佛大学的物理学家Purcell ， 他带着他的学生Ewen ， 开始去寻找21厘米谱线 。
他们是做实验出身的 ， 所以他们这方面很强 。 Ewen发明了一个号角状的一个接收天线 ， 很大 ， 一层楼高 。
然后他们使用了当时非常先进的数据收集以及处理办法 ， 结果他们不到三个月就找到了 ， 看到了来自银河系的21厘米谱线 。
第一次看到这个21厘米谱线号角状的接收天线现在还保存在美国国家射电天文台 。
那这个幸福来得太快了 ， 有时候经常让人不知所措 ， Ewen他就怀疑自己是不是哪儿做错了呀 。
【氢原子|通过这个21厘米谱线，或许我们可以重现宇宙的演化过程】这时候这个前面提到的H.van de Hulst ， 他正好来访问哈佛天文台 。 Purcell说你们两个去讨论讨论吧 ， 对对作业 。
这时候他们俩就Ewen和H.van de Hulst就一起对了对笔记 ， 结果发现不是Ewen做错了 ， 是H.van de Hulst他们发现他们哪里没有做对 。
这时候在Ewen的同意下H.van de Hulst就给他老师打了个越洋电话 ， 很贵的越洋电话 ， 把这个技术告诉了荷兰的团队 。
结果在一个星期之内 ， 这个荷兰的团队就重复出了21厘米谱线的观测实验 。
看到21厘米谱线 ， 然后他们这两个团队非常高兴地手拉着手 ， 背靠背地在《自然》杂志上发表了第一次看到21厘米谱线的这个论文 。
这个也是21厘米谱线的这个发现的历史 。 很不幸的是 ， 在这之后Ewen和Purcell就没有在射电这个方向继续发展 。
Purcell他本身是一个物理学家 ， 在这个方向其实只是他的业余爱好 。 那么在1952年因为其他方向的发现他就获得了诺贝尔奖 。 Ewen毕业以后就去了美国军方 。
但是荷兰科学家 ， 在这个方向上是继续发展第二年他们组就首次利用21厘米谱线 ， 做出了一个重大发现 ， 发现了银河系的旋臂结构 。
通过21厘米谱线 ， 能看到信号强的地方是呈旋臂状的 。 因此我们就推断出银河系它的外围是呈一个旋臂结构的 。
这是21厘米谱线在射电天文学的第一次大发神威 。 那之后荷兰科学家在射电天文学就一发不可收拾 。
在今天 ， 荷兰是射电天文学的一个重镇 ， 顺便说一句 ， 在当时还有一个澳大利亚的天文学家也去访问哈佛天文台 。
他通过间接的手段也知道了这个技术 ， 但是他回国以后稍微慢一点 ， 用了三个月时间去重复出他们的技术 。
再之后他也继续发展了这个射电天文 ， 所以今天澳大利亚也是射电天文的一个重镇 。
观测宇宙的困境
在今天这个射电天文利用21厘米谱线是一个非常重要也是非常常规的办法 ， 但是用21厘米谱线去看更早期的宇宙还是非常困难的 。
第一个因素是我们人类自己的影响 ， 就是我们人类生活中用到的这些手机、电视信号、收音机信号、对讲机 ， 这些我们叫它无线电波段 ， 其实就是射电波段 。
它会对射电天文的观测造成极大的干扰 ， 所以我们今天很多射电的大望远镜都是在人烟稀少的地方 。
比如说西澳大利亚的沙漠和南非的沙漠 ， 我们中国新疆或者贵州 。
当然还有一些比如说人很多 ， 但是经济不太发达的地区 。 比如说印度 ， 即使在这些人很少的地方 ， 射电环境已经很好的地方 。
射电地面的无线电干扰仍然是非常非常头疼的问题 。
因此我们想怎么去逃离这些人类的干扰呢？那我们就到月球上去 。
其实你在月球面对地球的一方 ， 你会发现这个干扰还是很强 ， 这是因为射电它的穿透力是很强的 。 所以最好的射电安静的地方是在月球背面 。
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