從1964開始，美國貝爾電話公司的年輕工程師彭齊亞斯(Penzias)和威爾遜(Wilson)就用這個系統測量銀河系的背景射電噪聲。他們跳出了早期工作的框框，不再對這些噪音視而不見，而是仔細深入地研究它們他們安裝了壹個低溫參考噪音源，與來自天空的噪音進行比較。發現在接收系統中，測量的噪聲總是大於從大氣和天空中任何已知噪聲源計算的總噪聲。換句話說，他們接收到了波長為7.15 cm的不明來源的噪音。這種奇怪的無線電幹擾噪聲在各個方向的信號強度都是壹樣的，而且持續幾個月都沒有變化。
起初，他們認為這可能是其他壹些故障，但經過幾個月的仔細觀察和系統的改進，他們得出結論，這絕不是接收系統的故障或其他原因造成的，而只是壹種輻射，其來源他們當時並不知道。他們還發現這種輻射是各向同性的，對應的黑體輻射溫度為3.5K K，後來在其他波長，通過直接和間接測量，得出這種輻射的溫度約為3 K。
宇宙微波背景輻射的發現開辟了觀測宇宙的新領域，也為各種宇宙模型提供了新的觀測約束，被列為“20世紀60年代天文學四大發現”之壹。
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