Buchi neri - Tesina per scuola media

TEORIE SULL’UNIVERSO

L’IPOTESI DELL’UNIVERSO CHE TORNERÀ A COMPRIMERSI

SEMBRA POCO ACCETTABILE, IN BASE AL FATTO CHE ANCHE

SOMMANDO LA MATERIA OSCURA NON SI RAGGIUNGE LA

MASSA CRITICA. • Spin 0: la particella è uguale da

qualsiasi punto di vista.

• Spin 1: la particella torna

uguale dopo una rotazione

• Spin 2: la particella torna

uguale dopo mezza rotazione

(180°)

• Spin ½: la particella torna

uguale dopo due rotazioni

(esempio: elettroni)

RAPPRESENTAZIONE DEL NUMERO DI SPIN

LO SPIN È QUEL VALORE, NELLA FISICA QUANTISTICA, CHE

DICE IL NUMERO DI ROTAZIONI NECESSARIE PERCHÉ UNA

PARTICELLA TORNI A ESSERE UGUALE.

Il principio di esclusione di Pauli esprime il fatto

che due particelle non possono trovarsi nello

stesso posto alla stessa velocità.

Questo principio è fondamentale, perché spiega il

fatto per cui le particelle non si contraggono sotto

l’influenza di forze prodotte dalle particelle di spin

0, 1 e 2.

PRINCIPIO DI ESCLUSIONE DI PAULI

CONSIDERAZIONI FONDAMENTALI.

Un quanto è un “pacchetto” di energia.

Questa formula è da

applicare nella ricerca

dell’energia di un quanto.

COS’È UN QUANTO?

MAX PLANCK E I “PACCHETTI DI ONDE”.

I GRAVITONI SONO PARTICELLE DI SPIN 2 CHE GENERANO LA

FORZA DI GRAVITÀ.

SONO PARTICELLE SENZA MASSA, E QUESTO RENDE LA

GRAVITÀ ESPANDIBILE FINO A GRANDI, GRANDISSIME

DISTANZE.

SONO PARTICELLE VIRTUALI PERCHÉ NON OSSERVABILI.

LE FORZE PRINCIPALI DELL’UNIVERSO SONO LA GRAVITÀ,

L’ELETTROMAGNETISMO, LA FORZA NUCLEARE FORTE E LA

FORZE NUCLEARE DEBOLE (CON RELATIVE PARTICELLE).

LA FORZA DI GRAVITÀ È LA PIÙ DEBOLE: BASTI PENSARE CHE

LA FORZA ELETTROMAGNETICA FRA DUE ELETTRONI È 10^42

VOLTE MAGGIORE DELLA FORZA GRAVITAZIONALE.

I GRAVITONI

BUCO NERO: LA STORIA

Il termine buco nero fu introdotto nel 1969 a opera

di John Wheeler.

Ma già nel 1783, un professore universitario di

nome John Michell teorizzò l’esistenza di stelle così

forti gravitazionalmente che la luce non sarebbe

potuta «fuggire» dal corpo celeste e che quindi si

sarebbe presentato nero.

Ai tempi di Michell, esistevano due teorie sulla

natura della luce: una corpuscolare, secondo cui la

luce era composta di particelle, l’altra, ondulatoria,

che sosteneva essere costituita da onde. Oggi

sappiamo che entrambe le teorie sono corrette

[dualità onda-particella (meccanica quantistica)].

Un altro scienziato, De Laplace,

avanzò un’ipotesi simile. Egli la

scriverà però solo nei suoi primi

due libri, poi questa ipotesi

svanirà, probabilmente perché la

riteneva assurda.

Infatti, un fotone dovrebbe andare

avanti a velocità costante.

Bisognerà aspettare il 1915 con la

teoria della relatività di Albert

Einstein per avere una teoria

coerente sugli effetti della gravità

sulla luce.

IL LIMITE DI CHANDRASEKHAR

CHANDRASEKHAR FORMULÒ

IMPORTANTI CONSIDERAZIONI SULLE

MASSE LIMITE DELLE STELLE.

IL LIMITE DI CHANDRASEKHAR ATTESTA

FREDDA

CHE UNA STELLA CON UNA

MASSA 1,5 VOLTE MAGGIORE DEL

SOLE NON SAREBBE IN GRADO DI

RESISTERE AL COLLASSO

DETERMINATO DALLA FORZA DI

GRAVITÀ.

COS’È UN BUCO NERO?

Per parlare dei buchi neri è necessario

parlare prima del ciclo di vita delle

stelle.

Essenzialmente, il ciclo di vita delle

stelle dipende dalla loro grandezza.

Tutte le stelle hanno inizio da una nebulosa Lo schema qui a sinistra

potrebbe essere modificato

dicendo che una stella fredda

con massa superiore al limite

di Chandrasekhar

diventerebbe molto

probabilmente un buco nero

alla fine, c’è da notare che le

stelle di neutroni “funzionano”

grazie alla repulsione fra

protoni e neutroni anziché fra

elettroni.

UN BUCO NERO È UNA STELLA

COLLASSATA

Un buco nero è quindi una stella collassata.

Si sostiene che nei buchi neri sia presente una singolarità nuda. La singolarità

è quel luogo dove il tempo non esiste più e la gravità è infinita: al contatto

con la singolarità il tempo di un oggetto finisce.

Rappresentazione grafica di un buco nero con singolarità

ANCHE I BUCHI NERI EMANANO

RADIAZIONI

Anche i buchi neri emanano radiazioni.

Uno studente di nome Bekenstein suggerì che

l’area dell’orizzonte degli eventi aumenta

mano a mano che materia portatrice di

entropia (termine fisico per definire il

disordine) entra nel buco nero. Ma se un buco

nero ha entropia, deve anche emanare

calore. Ma calore vuol dire onde; si è quindi

giunti alla conclusione che i buchi neri sono

corpi celesti che emettono radiazioni.

I BUCHI NERI HANNO UNA

FINE?

Quanto più la massa di un buco nero è piccola, tanto più sarà caldo. Perciò,

mano a mano che un buco nero perde massa, la sua temperatura e la sua

frequenza di emissione aumentano, per cui perderà massa ancora più

rapidamente.

Non si sa ancora cosa accada quando un buco nero raggiunga una massa

estremamente piccola. Probabilmente esplode con una forza tremenda

maggiore dello scoppio di milioni di bombe H.

La temperatura di un buco nero con una massa di poche volte superiore a

quella del sole dovrebbe avere una temperatura di un decimilionesimo di

grado superiore a quella dello zero assoluto, meno di quella media

dell’universo che a causa delle radiazioni a microonde è di circa 2,7 gradi

al di sopra dello zero assoluto.

Se l’Universo si espanderà per sempre, la temperatura della radiazione a

microonde scenderà al di sotto di quella dei buchi neri che quindi

emetteranno più di quanto assorbano e quindi perderanno massa. Così ci

vorrebbero circa 10^66 anni per evaporare completamente, quindi un

tempo molto superiore all’età dell’Universo (circa 15 miliardi di anni).

BUCHI NERI … BIANCHI

Potrebbero esistere dei buchi neri primordiali

formatisi dal collasso di alcune irregolarità agli inizi

dell’Universo. Questi buchi neri avrebbero una

massa molto più piccola e una temperatura molto

più elevata, quindi le radiazioni verrebbero emesse

a un ritmo molto maggiore. Alcuni buchi neri

primordiali potrebbero già essere evaporati

completamente, mentre alcuni con una massa

leggermente superiore continuerebbero a emettere

radiazioni sotto forma di raggi X e Gamma (γ)

Questi ultimi buchi sono incandescenti, per cui “neri”

è fuori luogo.

Storia: 1915-La teoria della relatività

Nel 1915 l’Europa sarà in guerra.

Poco prima della Grande Guerra la situazione è questa:

La Russia protegge la Serbia

1. Il Kaiser Guglielmo II voleva annettere l’Austria

2. La Francia è contro la Germania dopo la guerra Franco-

3. Prussiana

L’Inghilterra è allarmata perché la Germania sta potenziando la

4. flotta

Dopo che l’impero turco aveva perso pezzi importanti, in Serbia

5. si stava sviluppando un nazionalismo chiamato panslavismo che

mirava ad annettere tutti i popoli di lingua slava sotto la propria

guida. Voleva incamerare la Bosnia, ma l’impero Austroungarico

li aveva preceduti. Quest’ultimo fatto porterà allo scoppio della

guerra, dopo l’assassinio di Francesco Ferdinando.

Ai tempi della prima guerra mondiale: Ungaretti e

l’Ermetismo

L’Ermetismo fu una corrente letteraria

essenzialmente poetica che vedeva la poesia

come fulminazione, come intuizione improvvisa

sul mistero della vita, varrebbe a dire che

viene sul momento e viene vista come una

grazia e come una liberazione. Le poesie

ermetiche sono quindi pure, essenziali, di un

valore simbolico e allusivo.

Vanta fra i suoi poeti Montale, Quasimodo e

Ungaretti. Qui di seguito parafrasi e commento

di una poesia di Ungaretti.

Quando non ci sarà più la poesia,

Non ci sarà più l’uomo

Cit. Ungaretti

Sono una creatura

Come questa pietra Come La morte viene vista come

del S. Michele Questa pietra un dono a causa

così fredda Del san Michele dell’angoscia (bisogna

così dura Che è così dura pagarla), e la pietra

così prosciugata Così fredda simboleggia il pianto del

così refrattaria Così senz’anima poeta che è il dolore

così totalmente universale di chi partecipa

disanimata alla guerra.

Il mio pianto Si nota che è una poesia di

Come questa pietra Che non si vede Ungaretti giovane, perché

è il mio pianto È come questa priva di punteggiatura e

che non si vede pietra molto allusiva.

Di ermetico si nota il

La morte La morte si valore allusivo e simbolico,

si sconta paga vivendo la poesia si regge su una

vivendo metafora, le parole sono

pure; un’altra

caratteristica è il dolore

inteso come male di vivere.

Dopo la prima Guerra Mondiale, in

Germania

Alla fine della Grande Guerra, il trattato di Versailles impose alla Germania condizioni quasi

proibitive. Dovette cedere il corridoio di Danzica che isolò la Prussia orientale dal resto della

Germania, dovette pagare in oro una somma altissima come “multa”, dovette quindi firmare

una dichiarazione di colpevolezza; oltre a dover accettare l’occupazione militare francese della

Ruhr perché la Francia ne potesse sfruttare il carbone, restituì alla Francia Alsazia e Lorena,

perse le colonie e dovette ridurre l’esercito.

Il crollo della disponibilità di carbone fece chiudere le fabbriche e quindi il paese entrò in una

spirale di disoccupazione.

In questo tempo, un altro uomo, di nome Adolf Hitler, aiutato dalle SA (l’equivalente delle camicie

nere in Italia) organizzò un colpo di stato nel 1923, ma venne messo in prigione.

Il libro di Adolf Hitler si chiamava Mein Kampf. Era incentrato sul razzismo e sulla presunta

esistenza di una razza ariana (ricerche anche recenti hanno dimostrato che non esistono

razze). Hitler parlava anche del disprezzo verso gli Slavi e della necessità dello “spazio vitale”.

Erano presenti vari valori, come l’esaltazione della guerra, il cameratismo degli eroi,

l’anticomunismo, il principio del capo, la necessità di una rivoluzione di destra che avrebbe

stabilito un “Nuovo Ordine” e che avrebbe per prima cosa lavato l’onta di Versailles.

La situazione tedesca sembrava migliorare grazie anche agli aiuti concessi dagli Stati Uniti.

Nel 1929 a causa delle crisi la situazione precipitò di nuovo.

Nel 1930 il partito nazista ottenne un clamoroso successo.

I partiti nazisti ottenevano sempre più voti. Nel 1933 Hitler sale al potere grazie ad una serie di

mosse politiche (fu cancellerie, poi si impadronì del potere grazie alla serie di circostanze

favorevoli) e nasce il Terzo Reich.

La Germania diventa un totalitarismo.

Scoppiò la Seconda Guerra Mondiale e l’Asse perse.

Gli inizi della guerra fredda

Alla fine della Seconda Guerra Mondiale era stata decretata la fine

dell’età delle grandi nazioni e l’inizio dell’età delle superpotenze.

Alla fine della guerra l’alleanza del 1941 era andata in frantumi, a

causa delle grandi differenze fra i due mondi e ad altri fattori

(Truman era molto anticomunista e Stalin non voleva rispettare

l’autodeterminazione).

L’Europa dell’Est passò sotto Stalin e i rispettivi stati divennero stati

satelliti dell’URSS (CCCP).

Gli Stati Uniti risposero con una politica di contenimento del

comunismo che ha come cardine soprattutto il Piano Marshall.

Inizia la cortina di ferro.

Poco tempo dopo, nel 1949, l’atomica sovietica spaventò gli

americani, i quali misero come priorità assoluta la sicurezza

nazionale. I rispettivi governi pensarono che oramai la coesistenza

pacifica era impossibile.

Gli Stati Uniti nel 1949 fondarono la NATO.

Contro la NATO, nel 1955 l’URSS creò il Patto

di Varsavia.

La più grande caratteristica della guerra fredda

fu la corsa agli armamenti. Le armi atomiche

si moltiplicarono, oltre a quelle convenzionali.

Sempre più soldi furono investiti nei servizi

segreti. Le crisi

Ci furono varie crisi della coesistenza pacifica.

Una fu la costruzione del muro di Berlino

ordinata da Krusciov nel 1961.

Probabilmente la più grave fu la crisi dei missili

di Cuba, dove il mondo ebbe il terrore di

precipitare in una guerra mondiale nucleare.

Si può definire crisi anche la guerra del Vietnam,

che costò agli americani buona parte del loro

prestigio e disordini e altro in patria. Alla fine

gli USA persero, e il Vietnam del nord con una

capillare propaganda a livello mondiale rese il

mondo indignato nei confronti degli Americani.

DEUTSCH: Deutsche NationalFeiertag

Am 3. Oktober 1990 haben die zwei deutschen

Staaten zu einen Staat vereinigt. Von 1949 bis

1990 hat es zwei deutschen Staaten gegeben: