Il Big Bang

Materie:	Appunti
Categoria:	Fisica
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Data:	07.06.2001
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LA TEORIA DEL BIG BANG.
La teoria del Big Bang e tutte le altre teorie vogliono spiegare alcuni punti fondamentali e dati di fatto che popolano l’universo, questi sono:
* RED-SHIFT
* COMPOSIZIONE CHIMICA E PERCENTUALI DELL’ H E He
* STRUTTURA DEL COSMO
* RADIAZIONE DI FONDO.
Tutti questi punti sono stati scoperti dopo la 2° guerra mondiale.
CURIOSITA’

Questa non è l’unica teoria ipotizzata dall’uomo, ma ve ne sono altre, il Big Bang è quella più famosa e accettata.
Questa teoria ha origine con la scoperta e poi l’interpretazione del Red-shift da parte di Hubble.
Teoria di Hubble: V= H * D
V = velocità
H = costante di Hubble
D = distanza
Secondo Hubble la velocità di una galassia è crescente ed è direttamente proporzionale alla distanza, ovvero più aumenta la distanza, più aumenta la velocità ( le galassie si spostano da noi a velocità crescente).
Il Big Bang deve seguire questa teoria che ripeto è una delle interpretazioni (non è verità) e si fonda solo su questa, se la legge di Hubble cade, cade anche il B.B.
Vi sono molti scienziati che non seguono il B.B. , questi sono:
Alfven: Lui afferma che un B.B. implica una fuga delle galassie, mentre una fuga delle galassie non implica per forza un B.B.
Arp : non è d’accordo con la legge di Hubble e viene considerato un eretico.
Altri scienziati sono d’accordo con il B.B. come:
Gamow: scienziato che fa dei calcoli per spiegare il B.B:
Lamaitre : ( abate, fisico, belga) Afferma che l’universo attuale è anto dall’esplosione primordiale di una piccola palla di fuoco e che le galassie prima erano raggruppate insieme.
CHE COSA C’ERA NELL’ESPLOSIONE E COM’ERA LA PALLA PRIMORDIALE???
La palla era come una palla da tennis con una pressione ed una temperatura elevatissime.
Vi era un fuoco violentissimo ovvero calore, luce, fiamme, ma anche particelle elementari.
Nella palla vi è ( come detto prima) alta T che permette l’unione delle particelle elementari per formare nuclei atomici. Contemporaneamente il volume della palla aumenta ovvero si espande e la T scende, il calore raggiunto non riesce più a spezzare legami , si formano allora molecole di H e He.
Le fiamme “ ormai inattive” si separano dalla materia , questa fiamma primordiale non è altro che la radiazione di fondo. ( ecco come si spiega questo punto).
L’H & He comunque non sono distribuiti uniformemente e dove vi è più concentrazione ( dove vi è più gas) entrano in gioco le forze di Newton ( Forza o attrazione gravitazionale) che fanno ruotare tutto per poi unirsi e formare le galassie.
Così tutte le galassie hanno un tempo di allontanamento uguale ( e tutte la stessa età compresa per lo meno tra 15 miliardi di anni), secondo il seguente sistema:
V = H * D
H* D = D / T quindi H = 1/ T T = 1/ H
V = D/ T
Siccome H è una costante anche il tempo di allontanamento è una costante.
Così tutte le galassie partono dallo stesso punto spaziale e temporale!!
Ma Alfven dice NO perché ha scoperto galassie vecchie di 70 miliardi di anni. Ciò non è possibile perché gli anni dell’universo è di 20 miliardi di anni ( per eccesso).
I teorici del B.B. spiegano questa differenza di età con la materia oscura . La materia oscura costituisce circa il 90% ( fino al 99%) di tutto . E’ la materia oscura che cambia l’età di una galassia perché essendoci permette una forza gravitazionale maggiore e quindi un lavoro maggiore in meno tempo, considerando solamente la materia che noi riusciamo a vedere. ( Più materia, più forza gravitazionale).La materia oscura avendo più massa aumenta il tempo perché fa aggregare più materia.
FORMAZIONE DELLE GALASSIE E PROCESSO DEL BIG BANG.
Le galassie sono raggruppati come ammassi, ovvero sono ammassi di stelle e polveri; l’universo quindi è formato da galassie. Ma come ha fatto la materia a formarsi dopo l’esplosione e ad unirsi in galassie???
Secondo Gamow:
In principio vi era una palla infuocata primordiale e tutt’intorno vi era vuoto.
All’inizio quindi vi era il fuoco o brodo primordiale con P e T elevatissime.( poi avvenne la nucleo-sintesi).
NUCLEOSINTESI: Nel brodo/fuoco le particelle si muovono velocemente e caoticamente ( sono sottoposte ad un moto enorme) a causa di questo movimento le particelle , protoni e neutroni, si uniscono per formare dei nuclei, ovvero urtano, l’uno contro l’altro. Dall’H quindi si forma He ( 2p, 2n).
Durante questo processo la T man mano scende , il volume si espande e l’agitazione diminuisce, le particelle perdono velocità.
Protoni e neutroni così non si urtano più. Abbiamo un miscuglio di H, He, Elettroni e luce.
Inizialmente gli E- non si uniscono ai nuclei perché con alta energia e movimento, la forza nucleare contrasta la loro unione. Solamente con l’abbassamento i T gli E- non riescono più a fuggire all’attrazione nucleare e così formano gli atomi.
A questo punto vi è anche il disaccoppiamento della radiazione (luce) dalla materia, questa separazione avviene quando la T è scesa a 3000K ( a 500000000anni dalla nascita) e l’universo era 1000 volte più piccolo di adesso.
Man mano che l’universo si espande, la T si abbassa e così anche la radiazione di fondo diminuisce di calore (oggi 3K).
Ritorniamo agli atomi che intanto vagano nello spazio, Iniziano comunque a sentire la F gravitazionale reciproca ( Newton) e si aggregano in nubi di H e He.
Gli atomi così si avvicinano e iniziano a ruotare tra loro, questo fenomeno comporta un aumento di T e da ciò si accendono le stelle.Da questo aumento di T i protoni e i neutroni sono sottoposti ad una forza nucleare (fissione??!!!) forte e con esplosioni di supernove edi stelle si formano gli elementi chimici più pesanti come per esempio il Fe.
SCHEMA RIASSUNTIVO.
 Palla di fuoco primordiale con particelle e luce.
 Nucleosintesi con formazione di nuclei di H e He. (composizione magg. di questi elementi)
 Abbassamento di temperatura.
 Interruzione della nucleosintesi
 Attrazione degli elettroni ai nuclei, formazione atomi.
 Abbassamento di T , distaccamento tra materia e luce ( questa con l’espansione perde calore). Spiegazione radiazione di fondo.
 Attrazione reciproca degli atomi di H e He.
 Formazioni di stelle e aumento temperatura.
 Processo di fissione e formazione atomi più pesanti.
TUTTO COMPORTA UN’ESPANSIONE.

LA TEORIA DEL BIG BANG.
La teoria del Big Bang e tutte le altre teorie vogliono spiegare alcuni punti fondamentali e dati di fatto che popolano l’universo, questi sono:
* RED-SHIFT
* COMPOSIZIONE CHIMICA E PERCENTUALI DELL’ H E He
* STRUTTURA DEL COSMO
* RADIAZIONE DI FONDO.
Tutti questi punti sono stati scoperti dopo la 2° guerra mondiale.
CURIOSITA’

Questa non è l’unica teoria ipotizzata dall’uomo, ma ve ne sono altre, il Big Bang è quella più famosa e accettata.
Questa teoria ha origine con la scoperta e poi l’interpretazione del Red-shift da parte di Hubble.
Teoria di Hubble: V= H * D
V = velocità
H = costante di Hubble
D = distanza
Secondo Hubble la velocità di una galassia è crescente ed è direttamente proporzionale alla distanza, ovvero più aumenta la distanza, più aumenta la velocità ( le galassie si spostano da noi a velocità crescente).
Il Big Bang deve seguire questa teoria che ripeto è una delle interpretazioni (non è verità) e si fonda solo su questa, se la legge di Hubble cade, cade anche il B.B.
Vi sono molti scienziati che non seguono il B.B. , questi sono:
Alfven: Lui afferma che un B.B. implica una fuga delle galassie, mentre una fuga delle galassie non implica per forza un B.B.
Arp : non è d’accordo con la legge di Hubble e viene considerato un eretico.
Altri scienziati sono d’accordo con il B.B. come:
Gamow: scienziato che fa dei calcoli per spiegare il B.B:
Lamaitre : ( abate, fisico, belga) Afferma che l’universo attuale è anto dall’esplosione primordiale di una piccola palla di fuoco e che le galassie prima erano raggruppate insieme.
CHE COSA C’ERA NELL’ESPLOSIONE E COM’ERA LA PALLA PRIMORDIALE???
La palla era come una palla da tennis con una pressione ed una temperatura elevatissime.
Vi era un fuoco violentissimo ovvero calore, luce, fiamme, ma anche particelle elementari.
Nella palla vi è ( come detto prima) alta T che permette l’unione delle particelle elementari per formare nuclei atomici. Contemporaneamente il volume della palla aumenta ovvero si espande e la T scende, il calore raggiunto non riesce più a spezzare legami , si formano allora molecole di H e He.
Le fiamme “ ormai inattive” si separano dalla materia , questa fiamma primordiale non è altro che la radiazione di fondo. ( ecco come si spiega questo punto).
L’H & He comunque non sono distribuiti uniformemente e dove vi è più concentrazione ( dove vi è più gas) entrano in gioco le forze di Newton ( Forza o attrazione gravitazionale) che fanno ruotare tutto per poi unirsi e formare le galassie.
Così tutte le galassie hanno un tempo di allontanamento uguale ( e tutte la stessa età compresa per lo meno tra 15 miliardi di anni), secondo il seguente sistema:
V = H * D
H* D = D / T quindi H = 1/ T T = 1/ H
V = D/ T
Siccome H è una costante anche il tempo di allontanamento è una costante.
Così tutte le galassie partono dallo stesso punto spaziale e temporale!!
Ma Alfven dice NO perché ha scoperto galassie vecchie di 70 miliardi di anni. Ciò non è possibile perché gli anni dell’universo è di 20 miliardi di anni ( per eccesso).
I teorici del B.B. spiegano questa differenza di età con la materia oscura . La materia oscura costituisce circa il 90% ( fino al 99%) di tutto . E’ la materia oscura che cambia l’età di una galassia perché essendoci permette una forza gravitazionale maggiore e quindi un lavoro maggiore in meno tempo, considerando solamente la materia che noi riusciamo a vedere. ( Più materia, più forza gravitazionale).La materia oscura avendo più massa aumenta il tempo perché fa aggregare più materia.
FORMAZIONE DELLE GALASSIE E PROCESSO DEL BIG BANG.
Le galassie sono raggruppati come ammassi, ovvero sono ammassi di stelle e polveri; l’universo quindi è formato da galassie. Ma come ha fatto la materia a formarsi dopo l’esplosione e ad unirsi in galassie???
Secondo Gamow:
In principio vi era una palla infuocata primordiale e tutt’intorno vi era vuoto.
All’inizio quindi vi era il fuoco o brodo primordiale con P e T elevatissime.( poi avvenne la nucleo-sintesi).
NUCLEOSINTESI: Nel brodo/fuoco le particelle si muovono velocemente e caoticamente ( sono sottoposte ad un moto enorme) a causa di questo movimento le particelle , protoni e neutroni, si uniscono per formare dei nuclei, ovvero urtano, l’uno contro l’altro. Dall’H quindi si forma He ( 2p, 2n).
Durante questo processo la T man mano scende , il volume si espande e l’agitazione diminuisce, le particelle perdono velocità.
Protoni e neutroni così non si urtano più. Abbiamo un miscuglio di H, He, Elettroni e luce.
Inizialmente gli E- non si uniscono ai nuclei perché con alta energia e movimento, la forza nucleare contrasta la loro unione. Solamente con l’abbassamento i T gli E- non riescono più a fuggire all’attrazione nucleare e così formano gli atomi.
A questo punto vi è anche il disaccoppiamento della radiazione (luce) dalla materia, questa separazione avviene quando la T è scesa a 3000K ( a 500000000anni dalla nascita) e l’universo era 1000 volte più piccolo di adesso.
Man mano che l’universo si espande, la T si abbassa e così anche la radiazione di fondo diminuisce di calore (oggi 3K).
Ritorniamo agli atomi che intanto vagano nello spazio, Iniziano comunque a sentire la F gravitazionale reciproca ( Newton) e si aggregano in nubi di H e He.
Gli atomi così si avvicinano e iniziano a ruotare tra loro, questo fenomeno comporta un aumento di T e da ciò si accendono le stelle.Da questo aumento di T i protoni e i neutroni sono sottoposti ad una forza nucleare (fissione??!!!) forte e con esplosioni di supernove edi stelle si formano gli elementi chimici più pesanti come per esempio il Fe.
SCHEMA RIASSUNTIVO.
 Palla di fuoco primordiale con particelle e luce.
 Nucleosintesi con formazione di nuclei di H e He. (composizione magg. di questi elementi)
 Abbassamento di temperatura.
 Interruzione della nucleosintesi
 Attrazione degli elettroni ai nuclei, formazione atomi.
 Abbassamento di T , distaccamento tra materia e luce ( questa con l’espansione perde calore). Spiegazione radiazione di fondo.
 Attrazione reciproca degli atomi di H e He.
 Formazioni di stelle e aumento temperatura.
 Processo di fissione e formazione atomi più pesanti.
TUTTO COMPORTA UN’ESPANSIONE.