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章 天体的原子微波谱线
氢是宇宙中丰富的元素，论质量，氢在宇宙中约占73％，论原子数约占92％。氢元素在宇宙中可能以氢原子、氢离子或氢分子形式存在，还可以与其他元素组成分子。本章主要讨论如何通过对氢原子微波谱线的观
测与研究，了解天体物理条件（Didkey＆Lockman 1990），同时也讨论其他有关原子微波谱线的研究方法和意义。有关天体原子微波谱线的基础知识可参考附录A.1和A.2节。
1.1 氢原子的微波谱线——H的21 cm线
H原子中的电子处于基态〔N=1，L=O即（1s）1]，若电子与质子的自旋互相平行，处于超精细分裂双能级的高能级（1）2S1，2 F=1；若电子与质子的自旋互相反平行，处于超精细分裂双能级的低能级（0）2S1，2 F=0。H.C.van deHulst l945年首先指出在不太靠近热星的星际空间，氢原子相对丰富，且大多数处于原子基态，因此可以探测到跃迁2S1，2 F=1－0（图A.1）。该谱线1950年由物理学家在实验室生成，并证认其频率U。是l420.405MHz，对应的波长为21.11cm。1951年3月，哈佛大学Ewen和Purcell报道在星际空间探测到这条H谱线，同年5、6月荷兰、澳大利亚科学家也报道了对此谱线的成功观测。
基态氢原子21cm超精细结构线是其的射电谱线。
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