确凿证据
20世纪60年代早期，两位物理学家阿尔诺·彭齐亚斯（Arno Penzias）和罗伯特·威尔逊（Robert Wilson）使用通讯卫星形状奇特的喇叭状微波天线，研究地球大气的辐射。这架望远镜是为研究对卫星通讯系统可能造成干扰的干扰源而设计的。彭齐亚斯和威尔逊非常惊异地发现了一种均匀的、一直存在的背景噪声。终于，在进行了许多检查并驱赶走在这架望远镜中筑巢的鸽子后，他们最终接受了背景噪音无法去除的事实。巧合的是在不远处的新泽西的普林斯顿，包括狄克（Dicke）和皮伯斯（Peebles）在内的一组天文学家一直在试图设计一个侦测大爆炸产生辐射的实验。他们认识到有人在这一领域领先于他们。在1965年的《天体物理》杂志上彭齐亚斯和威尔逊发表了他们的结果，而同时刊登的狄克小组的文章则解释了这个发现的含义。彭齐亚斯和威尔逊获得了1978年的诺贝尔奖。
微波背景被发现后，即受到了大量的关注。我们今天对它的了解比1965年的时候要多得多。彭齐亚斯和威尔逊注意到这种背景噪声不随每天的时间变化，也就确定了它不是人们料想的大气现象。事实上微波背景辐射的高度均匀性显示出它甚至与我们银河系内部的天体也不相关（银河系内部的天体在天空的分布也不均匀）。它显然是在银河外。更加重要的是，现在我们知道这种辐射具有非常特殊的、被称为黑体的谱。黑体辐射出现时，辐射源既是辐射的完全吸收者也是辐射的完全发射者。黑体产生的辐射一般称作热辐射，因为完全吸收和发射使得辐射源保持热平衡。
这种背景辐射的黑体特征谱毫无疑问地证明了它产生于原始火球最初的热平衡条件下。微波背景现在非常冷：不足绝对温度3度。但是作为宇宙膨胀的一种效应这种辐射逐渐变冷，因为辐射的光子产生红移。将时钟拨回到宇宙演化的早期，那时这些光子逐渐变热，能量也越来越高，最终辐射开始对物质产生强烈影响。普通的气体是由原子组成，原子包含围绕核运动的电子。但是在一个强辐射场，电子被剥离形成等离子体，在其中的物质被电离。这个过程大约发生在大爆炸后的300,000年，那时温度是几千度，宇宙比现在约小1000倍，密度高10亿倍。在这个时期整个宇宙的温度与太阳表面一样热（太阳的辐射也接近黑体的形式）。在完全电离的条件下，物质（特别是自由电子）和辐射经历了快速碰撞以保持热平衡，因此当宇宙被电离时它就不透光了。随着它的膨胀和冷却，电子和原子核重新复合成原子。复合发生时光子散射效率要低得多。宇宙经历复合过程后又变得透明，所以我们今天看到的微波背景是在复合时期电子散射的冷遗迹辐射。当辐射最终经散射过程释放，它在光谱的光学或紫外部分，但是那以后由于宇宙膨胀，它不断向红端移动，使得现在可以在红外或微波波段看见。
因为宇宙微波背景在整个天空有接近完美的各向同性，它提供了支持宇宙学原理的证据，同时也提供了星系和星系团起源的线索，但它对大爆炸理论的重要性远不止于此。微波背景辐射的存在使得宇宙学家能够推演大爆炸早期的条件和状况，特别是有助于解决宇宙的化学组成问题。
