Introduzione alla teoria del Big Bang

Questo che segue è uno dei primi articoli che pubblicheremo, che parlano della teoria del Big Bang, l’ipotesi più accreditata riguardante la nascita del nostro universo, inserita nel Modello Standard sulle forze fondamentali.

La grande esplosione

Gli scienziati ritengono che il nostro universo abbia avuto origine da una singola, massiccia esplosione. Un momento più tardi esisteva una densa zuppa di particelle dette quark e leptoni (e anche elettroni), insieme con le particelle equivalenti di antimateria. Successivamente, quando l’età dell’universo, era solo di un centesimo di secondo, alcuni quark dovevano unirsi per formare neutroni e protoni che a loro volta avrebbero costituito la parte fondamentale dei nuclei atomici. Due secondi dopo la grande esplosione, gli unici leptoni residui erano elettroni e le particelle di anti-materia tutte scomparse. A partire dal momento in cui l’universo ha tre minuti e mezzo di vita, si vengono a formare nuclei di idrogeno e di elio, gli elementi più semplici presenti in natura. Un milione di anni dopo il Big Bang, l’universo è popolato di atomi di idrogeno e di elio, costituenti fondamentali delle stelle e delle galassie. Durante l’intero processo di creazione venne emessa un’energia che divenne sempre più debole col tempo, lasciando solo una debole radiazione di fondo, percepita per la prima volta da Penzias e Wilson.

L’origine dell’Universo

Nel tentativo di comprendere l’origine dell’universo, gli astronomi hanno dovuto cercare risposta a molti e diversi problemi: uno di questi riguardava l’età dell’universo. Con l’aumentare delle conoscenze scientifiche , si scoprì che la terra stessa aveva un’età calcolabile in milioni di anni, dal momento che le più antiche rocce, tra quelle note,. erano rimaste inalterate per 3800 milioni di anni; si trovò anche che alcune meteoriti – dei frammenti rocciosi provenienti dallo spazio interplanetario – erano persino più vecchie, risalendo circa a 4,6 miliardi di anni fa. Gli astronomi ritengono che l’intero sistema solare, comprensivo di tutti i suoi astri, abbia avuto origine proprio in questo periodo di tempo. Il sole, tuttavia, è soltanto una stella contenuta in una tra le cento miliardi e più di stelle della sola nostra galassia. Per non dire dei miliardi di galassie al di fuori della nostra. Quando si dice “numeri astronomici”. Quantunque sia difficile stabilire l’età di ogni stella, il confronto tra quelle contenute in un singolo gruppo, o ammasso, stellare rivela in quale epoca quel particolare ammasso abbia cominciato ad esistere. I più vecchi sistemi stellari della nostra galassia sfiorano i 14,3 miliardi di anni, e sembra che in pratica tutte le altre galassie dell’universo abbiano all’incirca la stessa età.

Ammassi di galassie in fuga

Nei profondi recessi dello spazio, al di là della nostra galassia, esistono milioni di altre galassie, che si estendono oltre il raggio di visibilità persino dei più potenti telescopi. La maggior parte è organizzata in ammassi di galassie, trattenuti insieme dall’attrazione gravitazionale che ciascuna di esse esercita sulle altre. Negli anni Venti, l’americano Edwin Hubble realizzò una delle più importanti scoperte dell’astronomia allorché trovò che questi ammassi non erano fissi nello spazio, ma si allontanavano l’uno dall’altro con una velocità (detta “di fuga”) proporzionale alla loro distanza (legge di Hubble). Appariva logico congetturare che se le galassie fossero in allontanamento le une dalle altre, prima erano condensate in un unico punto. Caldo, ricco di energia tale da decretare non solo la velocità di fuga, ma anche la formazione della materia: il big bang, la grande esplosione nel tempo.

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