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¿Qué se entiende por la temperatura del CMB?

Esto es lo que se lee:

El CMB llegó a la existencia cuando los átomos donde se formó y los fotones no eran constantemente absorbido más. En otras palabras, el universo se convirtió en "transparente". Debido a la expansión del universo, que la radiación experimentado desplazamiento al rojo de modo que ahora su temperatura es ligeramente por debajo de los 3 grados Kelvin.

Tan lejos, tan bueno. Pero, ¿qué significa para el CMB una temperatura? La temperatura generalmente significa que la risa floja acerca de los átomos, pero el CMB es la radiación. Entonces, ¿qué se quiere decir cuando se dice que la temperatura de la CMB es de unos 3 K hoy?

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accipehoc Puntos 8

El universo era una térmica de plasma antes de la época de la recombinación, que consiste principalmente de los fotones, protones, electrones y partículas alfa (núcleos de helio-4). También hubo una pequeña porción de deuterio, helio-3, y litio-7 núcleos. Todo esto primordial cosas estaba en equilibrio térmico. La temperatura de un gas es un resultado del azar velocidades de las partículas que forman el gas. En el caso de la pre-big bang, el universo, los protones, los electrones, partículas beta, etc. en esa sopa tenía una "temperatura" debido a sus velocidades aleatorias.

¿Qué acerca de los fotones? ¿Cómo puede la luz tiene una "temperatura" (¿y cómo puede estar en equilibrio térmico)? La respuesta se encuentra en la radiación térmica. Esta radiación tiene una frecuencia única de la firma llamado la radiación del cuerpo negro. La radiación no térmica (por ejemplo, un láser) no se parece en nada a un cuerpo negro. Si el espectro de radiación de la señal está cerca o lejos de la de un cuerpo negro ideal es lo que distingue a la radiación térmica de la radiación no térmica. Si el espectro es similar al de un cuerpo negro ideal, se puede decir que la radiación efectivamente tiene una "temperatura".

La luz, en un lugar completamente ionizado térmica de plasma está en equilibrio térmico con las otras cosas de que se compone el plasma si el espectro de la luz es cercana a la de un cuerpo negro ideal y si que la temperatura efectiva es igual a la de la temperatura de todas las otras cosas. El equilibrio térmico puede ocurrir en un plasma porque la luz está siendo constantemente dispersos, absorbida y re-emitida. Este era el estado del universo antes de la época de la recombinación.

Una vez que el universo despejado, la fotones previamente en equilibrio térmico con el universo habitual de la materia primordial, independientes de la materia. Los fotones en lugar estaban libres para recorrer el universo. Un observador en el momento del suceso se han visto los primeros liberan fotones como tener un cuerpo negro a la temperatura de 3000 K, la temperatura es la misma que la de la materia ordinaria con la que los fotones fueron previamente en equilibrio térmico.

Rojo desplazado la radiación del cuerpo negro conserva la característica clave de la radiación del cuerpo negro, que es un espectro que sigue a la de un cuerpo negro ideal. Sin embargo, la temperatura efectiva de que rojo desplazado espectro es menor que la temperatura efectiva antes de que el rojo de cambio. Trece-más de mil millones de años después de que el evento de recombinación, vemos un rojo desplazado de la radiación de fondo que todavía se parece mucho a la de un cuerpo negro, pero con una temperatura efectiva de sólo 2.726 K en lugar de 3000 K.

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Argha Puntos 2416

CMB espectro tiene casi perfecta de cuerpo negro de Planck espectros. Planck tiene una distribución de temperatura como parámetro. Mediante el ajuste de espectro observado por Planck de la función, podemos "medir" la temperatura del CMB. De esta manera podemos observar 2.7 K de la temperatura de hoy en día.

En el contexto de los fotones de la temperatura describe el grado de desorden de los fotones de la radiación en equilibrio térmico (esa es la razón por la que la temperatura es el único parámetro). Pero es la misma idea de la temperatura que se aplica universalmente en la física. La temperatura del aire, de los cuerpos rígidos, etc. son sólo ejemplos concretos de los cuerpos con el desorden, distinto de cero de la entropía y la temperatura. Pero es esencialmente la misma cantidad: por ejemplo, si la radiación CMB significativamente interactuar con la materia (como era antes de la recombinación), por las leyes de la termodinámica se va a mantener la misma temperatura con la materia.

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Bobby Puntos 11

Junto a la muy detallada y bien calificado respuestas, aquí es una versión simplificada de la alternativa:

Si usted tuvo una muy oscura, cuerpo muy lejos de cualquier cosa que irradia, la cosmical fondo calienta hasta 2.7 K.

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