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Buchi neri Fine o inizio?. La fisica dei buchi neri Termodinamica dei buchi neri Meccanica quantistica dei buchi neri

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  • Buchi neri Fine o inizio?
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  • La fisica dei buchi neri Termodinamica dei buchi neri Meccanica quantistica dei buchi neri
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  • Teorie di riferimento Relativit generale Meccanica quantistica Gravit quantistica ???
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  • John Michell 1784 Laplace 1799 Concetto di velocit di fuga Per fuggire dalla Terra occorrono circa 11 km/s!
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  • Einstein: velocit limite c = 300000 km/s Se la Terra avesse un raggio di circa 9 mm...
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  • Fine di una stella Dipende essenzialmente dalla massa. Le stelle di piccola massa (cio quelle simili al Sole) diventano delle nane bianche, corpi celesti di massa paragonabile a quella del Sole ma molto pi densi (in quanto hanno un raggio di qualche migliaio di km) e composti prevalentemente da elettroni la cui pressione ferma il collasso gravitazionale. Durante questo processo, la stella espelle lentamente il proprio guscio esterno, composto prevalentemente da gas idrogeno, che si osserva come nebulosa planetaria, oggetto celeste simile a una nube.
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  • Stelle con massa tra 7 e 15 volte quella solare Evolvono in stelle di neutroni, oggetti celesti molto pi densi delle nane bianche in quanto la loro massa, circa una volta e mezzo quella del nostro Sole, tutta racchiusa in un volume molto pi piccolo, di alcuni chilometri di raggio. La pressione dei neutroni ferma il collasso gravitazionale. La stella espelle in modo esplosivo la maggior parte della sua massa, dando origine alle supernovae, esplosioni caratterizzate da eccezionale splendore: una supernova emette in pochi giorni lenergia che il Sole sprigiona in miliardi di anni! In figura rappresentata la Nebulosa del Granchio, ovvero linviluppo di gas in espansione rimasto dopo lesplosione; allinterno presente una stella di neutroni pulsante, detta perci pulsar.
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  • Stelle con massa 15-20 volte quella solare Tali stelle non riescono a fermare il collasso e sono destinate a diventare dei buchi neri! Il nome fu introdotto nel 1967 da Wheeler
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  • I buchi neri hanno una entropia! Prendiamo un contenitore pieno di gas ad alta temperatura (molto disordinato) e facciamolo diventare un buco nero. Se linformazione relativa al disordine viene perduta, allora lentropia delluniverso sarebbe diminuita contro il secondo principio della termodinamica. Un buco nero DEVE avere una sua entropia per bilanciare questa perdita. Bekenstein dimostr che tale entropia proporzionale allarea dellorizzonte che lo circonda:
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  • Entropia movimento casuale calore Il buco nero deve avere una temperatura! Hawking scopr che la temperatura di un buco nero inversamente proporzionale alla sua massa!!! Il paradosso dovr essere spiegato dalla gravit quantistica.
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  • Un corpo caldo a una certa temperatura emette radiazione......la radiazione sottrae energia......il buco nero diventa pi leggero......quindi si riscalda......emette radiazione pi velocemente......evapora!
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  • Un buco nero si trova in uno stato stazionario caratterizzato da tre soli parametri: Massa Momento angolare Carica elettrica Non viene conservato alcun altro particolare delloggetto collassato! Teorema dellassenza di peli di un buco nero! Viene persa, cos, una grande quantit di informazione.
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  • Levaporazione di un buco nero fa sparire linformazione La meccanica quantistica afferma che linformazione non va mai distrutta! Ancora un problema da risolvere per la gravit quantistica.
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  • Dove vanno a finire le particelle che evaporano? In universi neonati che si distaccano dal nostro universo, ma che possono tornare a fondersi a esso in qualche altra regione. (Hawking) Altri universi si formano nei buchi neri. (Smolin) La strada lunga...
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  • Bibliografia Stephen Hawking: Buchi neri e universi neonati Lee Smolin: Luniverso senza stringhe Lee Smolin: La vita del Cosmo Leonard Susskind: Il Paesaggio Cosmico Roger Penrose: La strada che porta alla realt Stephen Hawking: Dal big bang ai buchi neri

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