Nejúžasnější vědecké objevy někdy bývají nejméně očekávané a vznikají spíše náhodou než z jasného cíle. Jedna taková šťastná náhoda potkala před šedesáti lety americké fyziky Arna Penziase a Roberta Wilsona. Když mapovali rádiové signály přicházející na Zem z Mléčné dráhy, podařilo se jim vůbec poprvé naměřit reliktní záření (kosmické mikrovlnné pozadí). Jejich zásadní objev, publikovaný v červnu roku 1963, umožnil získat informace o procesech, které probíhaly ve vesmíru před 14 miliardami let, a stal se základem pro moderní kosmologii.
V 50. letech existovaly dvě hlavní představy o původu vesmíru. Přívrženci takzvané teorie stacionárního vesmíru tvrdili, že vesmír je homogenní a neměnný v prostoru i čase. Druhý vědecký tábor zastával kontroverznější teorii, pro kterou se ujalo zprvu záměrně posměšně vyznivající označení velký třesk.
Teorie velkého třesku zohledňovala objev rozpínání vesmíru Edwina Hubbla z roku 1929, který prokázal, že galaxie se vzájemně vzdalují, tedy že jejich vzdálenost musela být v minulosti menší až nekonečně malá. Podle zastánců této teorie, k nimž patřila zejména skupina okolo rusko-amerického fyzika George Gamowa, se vesmír zrodil z neuvěřitelně hustého a horkého stavu v kataklyzmatické explozi zvané velký třesk.
Mezitím, co astronomové vedli debaty o vzniku vesmíru, vznikal v amerických Bellových laboratořích jeden z prvních satelitních přenosových systémů nazývaný Echo. Jeho součástí byla i 20stopá (6,1 m) anténa Horn postavená v roce 1960 v Holmdelu ve státě New Jersey. Plánované komerční využití celého systému Echo však kvůli opožděnému startu satelitu Teslar ztroskotalo a obrovská anténa zůstala nevyužitá. Příležitosti se tenkrát chopili fyzici Arno Penzias a Robert Wilson, kteří opuštěnou anténu začali používat jako rádiový teleskop pro měření kosmických signálů.
Holubi v anténě
Anténa musela projít hned několika úpravami, aby bylo odstíněno rušení pocházející z pozemních radarů a rozhlasového vysílání a také odstraněn šum ze samotného přijímače. Toho vědci docílili pomocí chlazení elektrických obvodů tekutým héliem. Vzniklo tak moderní experimentální zařízení, které zesilovalo a měřilo rádiové signály přicházející na Zem z prostoru mezi galaxiemi.
Když však Penzias a Wilson začali zpracovávat naměřená data, objevili v nich rušivý „šum“ podobný statickému v rádiu. Jednalo se o rovnoměrný signál v mikrovlnném rozsahu s vlnovou délkou 7,35 centimetru, který přicházel ze všech směrů. Pro dvojici fyziků tehdy nastalo období prověřování všech možných pozemských zdrojů záření, které by za neočekávaný signál mohly být zodpovědné. S překvapením ale zjistili, že záření nepochází z naší galaxie, ani z jiných mimozemských rádiových zdrojů. Po dlouhých úvahách dospěla dvojice experimentátorů k závěru, že signál bude pozemského původu a vzniká odrazy od holubů, kteří si v obrovské anténě postavili svá hnízda. Aby se nechtěných obyvatelů experimentálního zařízení zbavili, vymysleli speciální past pro jejich odchyt a strávili několik hodin čištěním antény od holubích hnízd a trusu.
Důkaz pro teorii velkého třesku
Přes veškeré úsilí a čištění ale tajemný šum nezmizel. Penzias a Wilson pojali podezření, že se nejedná o rušení, ale o signál, který by mohl být znamením pro zásadní objev. Začali tedy pátrat po tom, jak se by se tento jev dal vysvětlit. A měli štěstí, protože zhruba ve stejné době zveřejnil Robert Dicke, fyzik z Princetonské univerzity, svou teorii, která říkala, že pokud by vesmír vznikl z velkého třesku, muselo by se v něm vyskytovat reliktní záření o teplotě přibližně 3 kelvinů. Penzias a Wilson se s Dickem spojili a ten jim při své návštěvě v Holmdelu po prostudování naměřených dat potvrdil, že tajemný rádiový signál je skutečně kosmické mikrovlnné pozadí – důkaz velkého třesku. Obě skupiny – Penzias s Wilsonem a princetonští teoretici – pak publikovaly své výsledky současně v Astrophysical Journal Letters v červnu roku 1963.
Penzias a Wilson obdrželi „za objev reliktního mikrovlnného záření“ v roce 1978 Nobelovu cenu za fyziku. Další průlom ve výzkumu kosmického mikrovlnného pozadí přinesl rok 1989, kdy NASA vyslala na oběžnou dráhu první kosmologickou družici COBE (Cosmic Microwave Background Explorer). Z nově naměřených hodnot reliktního záření pak vznikla podrobná mapa, díky které dnes vědci mohou zkoumat i malé nepravidelnosti v mikrovlnném pozadí. Do vědecké historie se zapsali nejen Penzias s Wilsonem, jejichž zásadní objev otevřel okno do raného vesmíru, ale i obří rádiová anténa v Holmdelu, která byla v roce 1990 vyhlášena národní památkou Spojených států amerických.
Záhadná Madam
Wu
Niels
Bohr: Fyzik, který „zvěčnil“ atom
Šedesát
let prvního československého laseru