Concetti Chiave
- Il modello standard descrive l'origine dell'Universo dal Tempo Zero e la fase iniziale nota come era di Planck, caratterizzata da condizioni estreme.
- Durante l'espansione dell'Universo, si formarono le prime particelle, come quark e nuclei atomici, fino alla creazione dei primi atomi dopo circa 300.000 anni.
- Le tre prove a sostegno del Big Bang includono il moto di recessione delle galassie, l'abbondanza di idrogeno ed elio, e l'esistenza della radiazione cosmica di fondo.
- La radiazione cosmica di fondo, scoperta nel 1964, è considerata la "radiazione fossile" del Big Bang e presenta lievi variazioni che indicano una distribuzione non omogenea della materia primordiale.
- Le variazioni nella radiazione cosmica di fondo hanno permesso la formazione delle galassie, suggerendo che la materia non era distribuita uniformemente nell'Universo primordiale.
Il modello standard del Big Bang
Il modello utilizzato per descrivere le fasi seguenti al Big Bang prende il nome di modello standard: il momento in cui si è originato l’Universo prende il nome di Tempo Zero. È impossibile sapere cosa sia accaduto nell’intervallo che va dal tempo zero a 10¯⁴³ secondi che prende il nome di era di Plank. Istanti dopo tale era, l’Universo aveva dimensioni infinitesimale, temperature altissime e forze fondamentali unificate in un’unica superforza.
Formazione delle prime particelle
Successivamente l’universo iniziò a espandersi a velocità elevatissima e, mentre la temperatura e la densità diminuivano, iniziarono a formarsi le prime particelle, i quark; essi si dividono in quark up e quark down: 2 quark up e 1 down formano i protoni, 2 down e 1 up i neutroni. Circa tre minuti dopo il Big Bang inizia la fase cosiddetta di nucleo sintesi, durante la quale vi è la formazione dei primi nuclei atomici. Dopo 300000 anni, quando ormai la temperatura si era abbassata, inizia la formazione dei primi atomi per aggregazione di nuclei ed elettroni. Così l’Universo, che prima era opaco perché gli elettroni venivano continuamente assorbiti dal plasma, diventa trasparente e le radiazioni iniziano a muoversi liberamente. In seguito si formarono nebulose di gas che diedero vita alle prime proto galassie, distribuite fino a formare delle vere e proprie bolle.
Prove a sostegno del Big Bang
Attualmente le prove a sostegno del Big Bang sono 3:
•La prima è il moto di recessione delle galassie.
•La seconda è l’analisi delle percentuali di idrogeno e di elio presenti nell’Universo: 75% di idrogeno e 25% di elio; senza tale teoria una così grande quantità di elio non potrebbe derivare solo dalle reazioni termonucleari delle stelle, anche perché ci sono regioni in cui non ci sono stelle che lo producono. Per cui esso deve essersi formato necessariamente nell’Universo primordiale.
Scoperta della radiazione cosmica di fondo
•La terza è l’esistenza della cosiddetta radiazione cosmica di fondo; essa venne scoperta nel 1964 da Penzias e Wilson che stavano lavorando alla costruzione di un’antenna volta a eliminare i rumori di fondo captati nella registrazione delle onde radio emesse dalla nostra galassia. I due scienziati pensarono inizialmente che tali rumori fossero dovuti a difetti dell’apparecchiatura, ma ben presto si accorsero che il rumore proveniva uniformemente e in modo costante da tutte le direzioni del cielo. Gli studiosi di Princeton ipotizzarono che nell’Universo potessero esistere i resti di una radiazione fossile del Big Bang, costituita principalmente da fotoni, ma che durante il viaggio nello spazio si fosse trasformata in onda radio a causa dell’effetto doppler. In seguito, misurazioni più accurate scoprirono che tali radiazioni non sono uniformi, ma ci sono lievi variazioni di intensità e ciò dimostra che la materia primordiale non era distribuita in modo omogeneo: tali fluttuazioni permisero la formazione delle galassie.
Domande da interrogazione
- Qual è il significato del "Tempo Zero" nel modello standard del Big Bang?
- Come si formano le prime particelle dopo il Big Bang?
- Quali sono le principali prove a sostegno della teoria del Big Bang?
- Cosa ha rivelato la scoperta della radiazione cosmica di fondo?
Il "Tempo Zero" rappresenta il momento in cui si è originato l'Universo, ma è impossibile sapere cosa sia accaduto nell'intervallo che va da questo momento fino a 10^-43 secondi, noto come era di Planck.
Dopo il Big Bang, l'Universo si espande rapidamente e, con la diminuzione della temperatura e della densità, si formano le prime particelle, i quark, che si combinano per formare protoni e neutroni.
Le prove a sostegno del Big Bang includono il moto di recessione delle galassie, l'analisi delle percentuali di idrogeno e elio nell'Universo, e la scoperta della radiazione cosmica di fondo.
La scoperta della radiazione cosmica di fondo ha rivelato che esistono resti della radiazione del Big Bang, dimostrando che la materia primordiale non era distribuita in modo omogeneo, il che ha permesso la formazione delle galassie.
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