Rotazione e traslazione (recessione)

Il “redshift” delle galassie

Edwin Powell Hubble Voi siete qui v=Hd … la superficie di un palloncino che si gonfia…

… le galassie (i loro ammassi) sembrerebbero risiedere sulla superficie di sfere vuote, che nelle regioni di massima vicinanza darebbero origine ai superammassi…

Tempo zero 10-43 s BIG BANG Nessuna ipotesi, probabilmente il nulla: non esistono materia spazio (il vuoto) e tempo Era di Plank Deboli ipotesi sull’Universo definito SINGOLARITÀ: materia e energia sono addensate in un punto grande come un atomo (teoria delle stringhe) 10-43 s BIG BANG Inizia la creazione della materia e quindi dello spazio e del tempo Dimensioni infinitesimali 1033 K (teoria della superforza) Espansione svincolata dal tempo

PARTICELLE ELEMENTARI COLLISIONI E DISAVANZO DI MATERIA ~10-6 s (I° ms) PARTICELLE ELEMENTARI COLLISIONI E DISAVANZO DI MATERIA Formazione delle prime particelle elementari e particelle esotiche: elettroni e positroni, quark, antiquark, neutrini e antineutrini le collisioni tra materia e antimateria trasformano la massa in energia (ANNICHILAZIONE della materia) i fotoni prodotti generano nuove particelle di materia (quark e antiquark) complessivamente però la materia prodotta supera quantitativamente l’energia prodotta a questo disavanzo segue una forte espansione di 1050 volte, a velocità elevatissime (INFLAZIONE) + _ positroni quark elettroni neutrini

~10-2 s (I° cs) PARTICELLE NUCLEARI FUSIONI E DECADIMENTI 1011 K Ammasso di radiazioni e materia dispersa in particelle elementari Cominciano a formarsi i primi protoni e neutroni per unione di quark, positroni e neutrini Protoni e neutroni si formano e si disintegrano continuamente Si scontrano e decadono in radiazioni, elettroni e positroni e si trasformano gli uni negli altri L’espansione è sempre rapida ma si va riducendo La temperatura continua a diminuire N  P+ + b- + n P+  N + b+ + n ~10-1 s (dopo 0,11 sec) DISAVANZO DI PROTONI I protoni formatisi sono quasi il doppio dei neutroni

1° ANNO LUCE Primi 3 minuti NUCLEOSINTESI Dimensioni dell’universo pari a 1 anno luce 1010 K Densità pari a 380000 volte quella dell’acqua I protoni continuano a formarsi a sfavore dei neutroni Primi 3 minuti NUCLEOSINTESI 109 K (temperature paragonabili a quelle dei nuclei stellari attuali) Molti elettroni e positroni si annichilano a favore della formazione dei primi nuclei Si formano i primi nuclei di deuterio ed elio (NUCLEOSINTESI)

DISAVANZO DI ELETTRONI Dopo mezz’ora PLASMA DISAVANZO DI ELETTRONI La temperatura è scesa ulteriormente I positroni sono tutti annichilati Il numero di elettroni superstiti alle annichilazioni è circa pari al numero di protoni Nuclei, elettroni e energia formano una sorta di plasma Nebbia provocata dall’istantaneo riassorbimento dei fotoni prodotti (riassorbimento di energia elettromagnetica) 3x108 K Finta rappresentazione

Dopo 300000 anni TRASPARENZA PRIMI ATOMI Il raffreddamento ha raggiunto i 3000 K Si formano i primi atomi stabili con elettroni che si muovono intorno ai nuclei I fotoni liberati dagli atomi possono abbandonare il sistema e percorrere lunghi tratti di spazio Universo trasparente Interazioni tra materia e radiazione sempre meno frequenti La forza gravitazionale comincia ad esercitare degli effetti Si formano le prime nebulose di gas (ammassi di materia fredda)

Dopo 2-3 milioni di anni PROTOGALASSIE La forza gravitazionale induce i primi processi di condensazione della materia Si formano le prime protogalassie

La traccia di COBE COsmic Background Explorer

La traccia di COBE COsmic Background Explorer Mappa della radiazione cosmica di fondo: Debolissimi segnali radio associati ad una temperatura di 2,7 K riempiono tutto lo spazio conosciuto. Si tratterebbe della radiazione residua (“fossile”) del Big Bang.

Cos’è l’universo? E = mc2

La velocità della luce 300000 km/s 300000 km/s 200000 km/s “…Cos’è più accettabile: che la luce viaggi a velocità imprevedibile, o che il tempo non sia oggettivo?...” 300000 km/s 300000 km/s “…il tempo che osserviamo subisce l’effetto dei moti relativi… 200000 km/s

La velocità della luce

La deformazione del tempo …il tempo e’ nato col BIG BANG. La luce NON HA TEMPO.” Legge della RELATIVITà SPECIALE “…Il tempo si direbbe piuttosto un effetto del RALLENTAMENTO…”

L’ascensore “…il principio di equivalenza di einstein…” La legge della RELATIVITà GENERALE “…La gravità dipende anche dal raggio…” Il raggio di Schwarzschild

Il tempo è solo una funzione “…Se vogliamo conservare l’assunto che la velocità della luce è costante, allora…” “…ciò che ci separa dalla velocità della luce È una accelerazione (negativa)… ma anche la gravità produce moti di accelerazione…”

Lo spazio-tempo

I buchi neri Nel 1917 Karl Schwarzschild calcolò gli effetti stravaganti della relatività nell’intorno di un raggio gravitazionale critico. oggi viene chiamato “orizzonte degli eventi” Nel 1928 uno studente indiano di 19 anni Subrahmanyan Chandrasekhar, calcolò che una massa di materia pari a circa 1,5 volte il sole non può opporsi alla legge di repulsione di Pauli Solo negli anni ’60, però, Robert Oppenheimer, Roger Penrose e John Wheeler Arrivano alla conclusione che i buchi neri ESISTONO. Esistono e sono sfere praticamente perfette.

I buchi neri Cygnus X-1 (ASI) Durante la caduta, la materia raggiunge altissime temperature ed emette raggi X: è proprio attraverso questa radiazione che un buco nero può essere rivelato. Al centro della fotografia è visibile la sorgente di raggi X detta Cygnus X-1, che si trova nella costellazione del Cigno. Si tratta di una coppia di stelle: una gigante e un buco nero.

I buchi neri Le leggi sulla relatività descrivono scenari apparentemente impossibili nei dintorni di un buco nero, una specie di “orizzonte ultimo” degli eventi fisicamente possibili

indicando un apparente congelamento degli eventi. I buchi neri L’attrazione infinita di materia genera una curvatura “infinita” dello spazio-tempo presso questo “orizzonte”, indicando un apparente congelamento degli eventi. Il paradosso di Zenone non è un impedimento

Il paradosso di Zenone… forse è solo un fatto “relativo”!

Scenari quantistici Ma la materia, Esiste Scenari quantistici Ma la materia, Esiste? Stravaganze dell’interferenza Evento Termodinamico irreversibile Frange D’interferenza

la materia di De Broglie “…Le particelle subatomiche si comportano come onde…” l = h/mv

La materia indeterminabile “…non possiamo conoscere contemporaneamente la posizione e l’energia o il moto di una particella…” WK Heisenberg

Il ragionamento astratto Il fotone esce dalla scatola lasciando la scatola più leggera. Di quanto? La relatività generale NON CONSENTE DI SAPERLO

Il gatto di Shrodinger “L’interpretazione di Copenhagen…”

50% Lo specchio divisore L’esperimento di John Wheeler Mandel

Le stravaganze dell’interferenza nel cosmo che percepiamo

Il cerchio di Einstein A volte le immagini prodotte da una lente gravitazionale sono più di due. In questa fotografia si vede l'immagine multipla di un oggetto lontanissimo dello spazio, detto "quasar". Una lente gravitazionale particolarmente massiccia si trova tra noi e il quasar, producendo quella che viene detta "croce di Einstein".

Chi decide cosa farà il fotone? …Possiamo davvero rendere reali eventi accaduti 10 miliardi di anni fa??...