Rotazionee traslazione (recessione)

Il “redshift” delle galassie

Edwin Powell Hubble

v=Hd… la superficie di un palloncino che si gonfia…

Voi siete qui

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

Tempo zeroNessuna ipotesi, probabilmente il nulla:

non esistono materia spazio (il vuoto) e tempoEra 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 sBIG BANG

Inizia la creazione della materia e quindi dello spazio e del tempoDimensioni infinitesimali

1033 K(teoria della superforza)

Espansione svincolata dal tempo

~10-6 s (I° s)PARTICELLE ELEMENTARI

COLLISIONI E DISAVANZO DI MATERIAFormazione 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)

quark elettroni

_

+

positroni

neutrini

~10-2 s (I° cs)PARTICELLE NUCLEARI

FUSIONI E DECADIMENTI1011 K

Ammasso di radiazioni e materia dispersa in particelle elementariCominciano a formarsi i primi protoni e neutroni per unione di quark,

positroni e neutriniProtoni e neutroni si formano e si disintegrano continuamenteSi scontrano e decadono in radiazioni, elettroni e positroni e si

trasformano gli uni negli altriL’espansione è sempre rapida ma si va riducendo

La temperatura continua a diminuire

N P+ + - + P+ N + + +

~10-1 s (dopo 0,11 sec)DISAVANZO DI PROTONI

I protoni formatisi sono quasi il doppio dei neutroni

1° ANNO LUCEDimensioni dell’universo pari a 1 anno luce

1010 KDensità pari a 380000 volte quella dell’acqua

I protoni continuano a formarsi a sfavore dei neutroni

Primi 3 minutiNUCLEOSINTESI

109 K (temperature paragonabili a quelle dei nuclei stellari attuali)Molti elettroni e positroni si annichilano a favore della formazione dei

primi nucleiSi formano i primi nuclei di deuterio ed elio (NUCLEOSINTESI)

Dopo mezz’oraPLASMA

DISAVANZO DI ELETTRONILa temperatura è scesa ulteriormente

I positroni sono tutti annichilatiIl numero di elettroni superstiti alle annichilazioni

è circa pari al numero di protoniNuclei, 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 anniTRASPARENZAPRIMI ATOMI

Il raffreddamento ha raggiunto i 3000 KSi formano i primi atomi stabili

con elettroni che si muovono intorno ai nucleiI fotoni liberati dagli atomi possono abbandonare il sistema e

percorrere lunghi tratti di spazioUniverso trasparente

Interazioni tra materia e radiazione sempre meno frequentiLa forza gravitazionale comincia ad esercitare degli effetti

Si formano le prime nebulose di gas (ammassi di materia fredda)

Dopo 2-3 milioni di anniPROTOGALASSIE

La forza gravitazionale induce i primi processi dicondensazione della materia

Si formano le prime protogalassie

La traccia di COBECOsmic Background Explorer

La traccia di COBECOsmic 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

200000 km/s “…il tempo che osserviamo

subisce l’effetto dei moti relativi…

300000 km/s

“…Cos’è più accettabile: che la luce viaggi a velocità imprevedibile, o che il tempo non sia oggettivo?...”

La velocità della luce

La deformazione del tempo

“…Il tempo si direbbe piuttosto un effetto del RALLENTAMENTO…”

…il tempo e’ nato col BIG BANG.La luce NON HA TEMPO.”Legge della RELATIVITà SPECIALE

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 luceÈ una accelerazione (negativa)… ma anche la gravità

produce moti di accelerazione…”

Lo spazio-tempo

I buchi neri

Nel 1928 uno studente indiano di 19 anniSubrahmanyan Chandrasekhar,

calcolò che una massa di materia pari a circa 1,5 volte il sole non può opporsi alla legge di repulsione di Pauli

Nel 1917 Karl Schwarzschild calcolò gli effetti stravaganti della relatività nell’intorno di un raggio gravitazionale critico.

oggi viene chiamato “orizzonte degli eventi”

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

I buchi neri

Il paradosso di Zenone non è un impedimento

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… forse è solo un fatto

“relativo”!

Scenari quantisticiMa la materia, Esiste?

Stravaganze dell’interferenza

EventoTermodinamicoirreversibile

FrangeD’interferenza

la materia di De Broglie

“…Le particelle subatomiche si comportano come onde…”

= 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…”

L’esperimento diMandel

L’esperimento diJohn Wheeler

50% Lo specchio divisore50%

Le stravaganze dell’interferenza nel cosmo che

percepiamo

Il cerchio di EinsteinA 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??...