2005 anno della fisica : introduzione alla cosmologia

Presentazione sul tema: "2005 anno della fisica : introduzione alla cosmologia"— Transcript della presentazione:

1 2005 anno della fisica : introduzione alla cosmologia
Associazione Astrofili Cesenati (relatore Arrigo Amadori)

2 Introduzione Cosmologia = studio dell’universo nel suo insieme
La cosmologia come scienza nasce con Newton ( ) La cosmologia newtoniana è stata “corretta” da Einstein a partire dal 1905

3 Cosmologia newtoniana
Spazio euclideo infinito Un punto corrisponde ad una tripla (x,y,z)

4 Cosmologia newtoniana
Tempo assoluto infinito

5 Cosmologia newtoniana
Velocità infinita delle interazioni

6 Cosmologia newtoniana
Sistemi di riferimento inerziali Principio di relatività galileiana

7 Cosmologia newtoniana
Trasformazioni di Galileo Composizione delle velocità : v = v' + V 

8 Cosmologia newtoniana
I tre principi della dinamica 1) principio d’inerzia 2) F = m·a 3) principio di azione e reazione

9 Cosmologia newtoniana
La legge di gravitazione universale

10 Cosmologia newtoniana
Distribuzione delle stelle omogenea, isotropa e infinita nello spazio e nel tempo

11 Cosmologia newtoniana
Paradosso del buio notturno

12 Cosmologia newtoniana
Mancanza del tempo nella formula della legge di gravitazione universale

13 Relatività ristretta Velocità della luce finita e costante (c ~ km/s nel vuoto )

14 Relatività ristretta Trasformazioni di Lorentz
Composizione delle velocità :

15 Relatività ristretta Spazio-tempo P(x, y, z, t) P'(x', y', z', t')

16 Relatività ristretta Contrazione spaziale : Dilatazione temporale :

17 Relatività ristretta Principio di relatività ristretta

18 Relatività generale Principio di equivalenza

19 Relatività generale Spazio-tempo curvo

20 Relatività generale Principio di relatività generale

21 Relatività generale Equazione gravitazionale di Einstein :
curvatura dello spazio-tempo = distribuzione della massa e dell'energia

22 Relatività generale Possibilità di vari tipi di soluzioni
Modelli stazionari Modelli evolutivi

23 Modelli cosmologici relativistici
Equazione gravitazionale di Einstein Omogeneità ed isotropia di spazio e tempo Modelli stazionari Modelli non stazionari curvatura dello spazio-tempo = distribuzione della massa e dell'energia

24 Modelli stazionari non espansivi
Spazio omogeneo ed isotropo Tempo omogeneo ed isotropo Curvatura costante positiva Instabilità del modello

25 Modelli stazionari non espansivi
Costante cosmologica curvatura dello spazio-tempo = distribuzione della massa e dell'energia  +    

26 Modelli stazionari espansivi
Modello stazionario con creazione spontanea di un atomo di idrogeno in m³ ogni anno

27 Modelli non stazionari
Omogeneità ed isotropia dello spazio Disomogeneità ed anisotropia del tempo Ipotesi del big bang Red shift cosmologico Legge di Hubble Radiazione fossile

28 Modelli non stazionari
Modello chiuso Curvatura costante positiva Superficie sferica in 2 dimensioni Densità maggiore della massa critica Espansione + contrazione (big crunch)

29 Modelli non stazionari
Modello aperto Curvatura costante negativa Superficie a sella in 2 dimensioni Densità minore della massa critica Velocità di espansione decrescente tendente ad un valore > 0

30 Modelli non stazionari
Modello piatto Curvatura costante nulla Superficie piana in 2 dimensioni Densità uguale alla massa critica Velocità di espansione decrescente tendente a 0 Geometria euclidea

31 Modelli non stazionari
Materia oscura Energia oscura Espansione accelerata (big rip) Costante cosmologica ZPE (zero point energy)