TEORIA DELL`INFLAZIONE

TEORIA
DELL'INFLAZIONE
I PRIMI 20 MINUTI
G. Fanelli - 2007
Introduzione
La teoria dell’Inflazione venne proposta nel 1979 da A. H.
Guth; con essa l’autore ipotizza che l’Universo abbia
avuto origine da una zona dello Spazio di volume
piccolissimo (con diametro pari a circa 10-31 m,
l’Universo puntiforme o Uovo cosmico, come già
affermato dalla teoria del Big-bang) e, per spiegare
fenomeni osservati quali il test dell’elio e la radiazione
fossile, ammette che i primi istanti seguenti alla nascita
del Cosmo (i primi 20 minuti) siano stati caratterizzati
da un rapido aumento del volume dell’Universo e
conseguentemente da un repentino crollo della densità
e della temperatura dell’Universo, l’Inflazione appunto.
G. Fanelli - 2007
Introduzione
La teoria dell’Inflazione venne proposta nel 1979 da A. H.
Guth; con essa l’autore ipotizza che l’Universo abbia
avuto origine da una zona dello Spazio di volume
piccolissimo (con diametro pari a circa 10-31 m,
l’Universo puntiforme o Uovo cosmico, come già
affermato dalla teoria del Big-bang) e, per spiegare
fenomeni osservati quali il test dell’elio e la radiazione
fossile, ammette che i primi istanti seguenti alla nascita
del Cosmo (i primi 20 minuti) siano stati caratterizzati
da un rapido aumento del volume dell’Universo e
conseguentemente da un repentino crollo della densità
e della temperatura dell’Universo, l’Inflazione appunto.
G. Fanelli - 2007
PRIMO FOTOGRAMMA
• t= 0 s
• T>>1032 °K
• FORZA: SINGOLARITA’ COSMICA
• MATERIA:
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ASSENTE
.
Tempo = 0 s
Spazio = 10-31m
• al tempo pari a 0 s il Cosmo occupa
una zona dello Spazio di diametro pari
a circa 10-31 m e con una temperatura
superiore a 1032 °K (Universo
puntiforme)
• le Forze Fondamentali sono unite nella
“singolarità”
• non è presente la materia
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SECONDO FOTOGRAMMA
• t=10-43 s
• T=1032 °K
• FORZA:
• MATERIA:
Hint Newtoniana
Quark/Antiquark
Leptoni (e-/e+)
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tempo = 10-43s
.
Spazio =
• 10-43 s dopo il “big bang”, a causa del
repentino aumento di volume
(Inflazione), la temperatura è pari a
10
32
°K.
• si libera l’Interazione gravitazionale
• compaiono Quark ed Antiquark
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TERZO FOTOGRAMMA
• t=10-43-10-2 s
• T=1020
• FORZA:
Hint elettromagnetica
•
“
• MATERIA:
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Hint nucleare debole
e - + e+
hν
tempo = 10-35s
.
Spazio =
•10-35 s dopo il “big bang” la temperatura è
pari a 1020 °K
•si liberano l’Interazione elettromagnetica e
quella nucleare debole
•compaiono i Leptoni (e-; e+), che
interagiscono:
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e- + e+
hv
QUARTO FOTOGRAMMA
• t= 10-2 s
• T= 1011
• FORZA:
• MATERIA:
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Hint nucleare forte
e-/e+ ; p+ ; n
tempo = 10-2s
.
Spazio =
• 10-2 s dopo il “big bang” la temperatura è
pari a 1011 °K
• si libera l’Interazione nucleare forte
• compaiono i Barioni (p+; n)
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QUINTO FOTOGRAMMA
• t=0,11 s
• T= 3*1010
• MATERIA:
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62% p+; 38% n
tempo = 0,11s
Spazio =
• 0,11 s dopo il “big bang” la temperatura è
pari a 3*1010 °K
• nel Cosmo gli elettroni (e-) ed i positroni (e+)
annichiliscono
• i neutroni(n) decadono β-. Le percentuali dei
barioni sono: 62% p+; 38% n
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SESTO FOTOGRAMMA
• t= 1,09 s
• T= 1010
• MATERIA:
76% p+ ; 24% n
• eventi:
e- + e+
hν
n
p + + β− + ν e
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t = 1,09s
S=
• 1,09 s dopo il “big bang” la temperatura è
pari a 1010 °K
• e- e e+ continuano ad annichilire
• i neutroni continuano a decadere β-; le
percentuali dei barioni sono: 76% p+; 24% n
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SETTIMO FOTOGRAMMA
• t= 13,82 s
• T= 3*109
• MATERIA:
• eventi:
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83% p+ ; 17% n
(avvio nucleosintesi)
2 H
p+ + n
1
4 He
2 p+ + 21H
2
t = 13,82s
S=
• 13,82 s dopo il “big bang” la temperatura è
pari a 3*109 °K
• nel Cosmo le percentuali dei barioni sono:
83% p+; 17% n
• cominciano le nucleosintesi che portano a
deuterio ed elio:
d
p+ + n
He
2 p+ + d
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OTTAVO FOTOGRAMMA
•t =3m2s
• T = 109
• MATERIA: 87% p+ ; 13% n
• eventi:
formazione di nuclei pesanti
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t = 3m,2s
S=
•3m e 2 s dopo il “big bang” la temperatura è
pari a 109 °K
• nel Cosmo le percentuali dei barioni sono:
87% p+; 13% n
• cominciano le nucleosintesi che portano a
elementi pesanti
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NONO FOTOGRAMMA
• t = 3 m 40 s
• T = 3*108
• MATERIA:
• eventi:
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fine della nucleosintesi
primordiale
t = 3m,40 s
S=
• 3m e 40 s dopo il “big bang” la temperatura
è pari a 3*108 °K
• nel Cosmo le percentuali dei barioni sono:
87% p+; 13% n
• cessa la nucleosintesi primordiale
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DECIMO FOTOGRAMMA
• t = 20 m
• T= 107
• MATERIA:
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75%
1 H;
1
25%
4 He
2
tempo = 20m
Spazio =
• 20m dopo il “big bang” la temperatura
è pari a 107 °K
• il Cosmo presenta:
75% p+; 25% 42He
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test d’He
UNDICESIMO FOTOGRAMMA
• t= 1*106 A
• T = 3*105
• NELL’UNIVERSO LA DENSITA’ SI E’
ABBASSATA A SUFFICIENZA DA
CONSENTIRE AI FOTONI DI
ABBANDONARE LA MATERIA.
L’UNIVERSO SI ILLUMINA, E’ IL “FIAT
LUX”
RADIAZIONE COSMICA
G. Fanelli - 2007
.
.
t
20 minuti
Fine inflazione
700*103 anni
Radiazione di fondo
(fiat lux)
13*109 anni
Era delle quasar
10*109 anni
Era delle galassie
3,5*109 anni
Era del DNA
S
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