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Rotazione e traslazione (recessione). Il “redshift” delle galassie. Edwin Powell Hubble. Voi siete qui. v=Hd … la superficie di un palloncino che si gonfia…. - PowerPoint PPT Presentation
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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??...