乔治·斯穆特

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George Smoot 乔治·斯穆特

出生	1945年 2月20日
	佛罗里达州育空
研究領域	物理学家
著名成就	宇宙微波背景辐射
國籍	美国
研究机构	劳伦斯伯克利国家实验室
母校	麻省理工学院
獲獎	诺贝尔物理学奖（2006年）

乔治·斯穆特（George Fitzgerald Smoot III，1945年 2月20日－），美国伯克利加州大学物理学教授，天体物理学家、宇宙学家。乔治·斯穆特和约翰·马瑟因“发现了宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性”而分享了2006年诺贝尔物理学奖。

這個使用 COBE (Cosmic Background Explorer 宇宙背景探測) 衛星的工作, 有助於鞏固宇宙大霹靂理論 . 據諾貝爾獎委員會的記載, "此 COBE 計畫, 堪稱是宇宙學步入精確科學的一個起點".

他是柏克萊的物理教授. 在 2003 年, 他曾獲頒愛因斯坦獎章.

[编辑] 傳記

[编辑] 學歷

1966年獲得麻省理工學院雙學士學位（數學和物理）；1970年獲得麻省理工學院粒子物理學博士學位。

[编辑] 初期研究

喬治·斯穆特 then switched to cosmology, and went to 威廉.勞倫司國立實驗室 where he collaborated with Luis Walter Alvarez on the experiment HAPPE, a stratospheric balloon for the detection of antimatter in the upper atmosphere, which was predicted by the now obscure steady state theory of cosmology.

He then took up an interest in 宇宙微波背景輻射 (CMB), previously discovered by 阿諾·彭齊亞斯 and 羅伯特·威爾遜 in 1964.

There were, at that time, several open questions about this, relating directly to fundamental questions about the structure of the universe.

Certain models predicted the universe as a whole was rotating, which would have an effect on the CMB: its temperature depending on the direction of observation.

With the help of Alvarez and Richard A. Muller, Smoot developed a differential radiometer which measured the difference in temperature of the CMB between two directions 60 degrees apart.

The 儀器, which was mounted on a 洛克西德的 U-2 偵察機, made it possible to determine that the overall rotation of the universe was zero (within the limit of accuracy of the instrument).

It did, however, detect a variation in the temperature of the CMB of a different sort.

這個偶極的圖案 (meaning that the CMB appears to be at a higher temperature on one side of the sky than on the opposite side) has been explained as a Doppler effect of the 地球的相對於 CMB 的運動, which is called the last scattering surface.

如此一個多普勒效應 arises because the 太陽 (and in fact the 銀河系 as a whole) is not stationary, but rather is moving at nearly 600 km/s with respect to the last scattering surface.

This is probably due to the gravitational attraction between our galaxy and a concentration of mass like the Great Attractor.

[编辑] 參與 COBE

怎樣才能得到宇宙微波背景輻射黑體譜的完整譜形？怎樣才能檢測出微乎其微的宇宙微波背景輻射的異向性？馬瑟和斯穆特領導的研究團組決心要解決這兩個難題。

1974 年，馬瑟提議發射專門用於探索宇宙背景的衛星，宇宙背景探測者（Cosmic Background Explorer, 簡稱 COBE 衛星），對微波背景進行探測。提議獲得 NASA 的批准。NASA 最初打算用太空梭將 COBE 衛星送入太空。

但 1986 年挑戰者號失事後，太空梭停飛數年，COBE 衛星的前途莫測。為了能讓 COBE 早日飛上天，馬瑟和斯穆特與同事們專門爭取到一枚火箭，最終於 1989 年11月將 COBE 衛星送入太空。馬瑟作為 COBE 衛星科學項目的首席科學家自始至終領導和協調了 COBE 的觀測以及對 COBE 觀測資料的分析研究。

借助 COBE 衛星，馬瑟領導的研究團組, 首次完成了對宇宙微波背景輻射的太空觀測，精確地測量出宇宙微波背景輻射各個波長的黑體譜形。利用太空的有利條件，他們一次完成了各個波長上的測量。彌補了過去由許多人的觀測結果拼湊出並不完整的黑體譜這一遺憾。

他們對 COBE 衛星測量結果進行分析計算後發現， COBE 衛星觀測到的宇宙微波背景輻射譜與溫度為 2.74K 的黑體輻射譜非常符合，與大爆炸宇宙學所預言的結果非常一致。換句話說，他們更精確地驗證了宇宙微波背景輻射的黑體譜形的特徵。

在 COBE 衛星項目中，斯穆特主要負責測量微波背景輻射微小的溫度波動。

1977 年，以斯穆特為首的天文學家小組, 曾經將靈敏輻射儀放置在退役的 U2 高空偵察機上，在大氣層上面飛行，得到了關於背景輻射中溫度變化的第一個證據, 叫做偶極異向性現象。天空的微波輻射在沿著地球運動的方向熱一些，在反方向冷一些。這是由於地球隨著太陽在宇宙當中向前穿行所產生的。

我們的地球繞著太陽運行，太陽繞著銀河系的中心轉動，銀河繫在本星系群中運動，本星系群又朝室女座星系團運動。本星系群相對於宇宙微波背景輻射的運動速度是最快的。偶極異向性是一種多普勒效應，並不是宇宙微波背景輻射本身的異向性。

斯穆特在 1977 年觀測的基礎上，設計了一個叫做差動微波輻射計（Differential Microwave Radiometer, 簡稱 DMR）的特殊的精度更高的儀器，放置在 COBE 衛星上。

DMR 由 3.3mm、5.7mm 和 9.6mm 三個不同射電波長的三個輻射計組成。在這三個波長上, 宇宙微波背景輻射的強度大大高於其他波長的強度。

斯穆特又為這個儀器設計了一對天線，使用這對天線去測量兩個不同天區的溫度差，能夠測出 1% 的溫度差，獲得比其他輻射計精度更高的觀測結果。

1992 年 4 月，斯穆特激動地宣佈了, 他們利用 COBE 衛星的觀測結果--發現了期待已久的宇宙微波背景中的微弱的異向性現象，這是在 1 億光年大小的天區內的熱的和冷的變化。這些區域內的溫度變化相對於平均溫度為 2.74K 的微波背景來說，變化幅度僅有百萬分之六。這微弱的溫度起伏是由引力起伏造成的，也就是由物質密度的不均勻造成的。

馬瑟和斯穆特領導的團組, 利用 COBE 衛星所進行的觀測和研究，更精確、也更全面地驗證了宇宙微波背景輻射的兩個特徵，他們的工作使宇宙學的研究, 進入了一個更為精確的新時代。

約翰·馬瑟和喬治·斯穆特獲得2006年諾貝爾物理學獎。他們於2006年12月10日, 赴斯得哥爾摩接受諾貝爾獎評審委員會對他們的頒獎。