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大爆炸核合成 

大爆炸核合成主要是关于在宇宙大爆炸后几分钟之内轻元素的形成（比如氢、氦和锂），这与宇宙中轻元素的丰度有很大关系。

而吉姆·皮布尔斯在早在1965年就预言了宇宙中轻元素的丰度（2003年才由美国的WMAP探测器测出来），是最早做出这一预言的科学家之一，并且与实际很相符（除了锂，这也是现代大爆炸理论的一个瓶颈之一）。

大爆炸模型 

皮布尔斯还为大爆炸模型做出了许多重要的贡献，比如他是1970年代宇宙结构形成理论的主要先驱。

暗物质 

在暗物质这一方面，皮布尔斯也有极大的贡献。他的研究结果表明，在我们所知道的宇宙中，仅有5%的物质构成恒星、行星等，剩下的95%是未知的暗物质和暗能量，但是，它们迄今仍是未解谜团。

宇宙微波背景辐射 

宇宙微波背景辐射（Cosmic Microwave Background Radiation) 指的是大爆炸发生时留下来的热辐射。

在1964年，皮布尔斯与其他科学家联合发表了一篇文章，其中的研究预言，宇宙应当残留有温度为几K（开尔文）的背景辐射，并且在厘米波段上应该是可以观测到的。这个预言重新引起了学术界对背景辐射的重视，从而导致了1965年宇宙微波背景辐射的发现。可以说，皮布尔斯是发现微波背景辐射的功臣，而这个发现又被称为20世纪60年代天文学“四大发现”之一。

（*宇宙微波背景辐射的温度大约是2.7K，所以也被称为3K背景辐射🌡️）