Il Big Bang in 180 secondi

Big Bang
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180 Secondi – La Nucleosintesi del Big Bang.

180 SECONDI – LA NUCLEOSINTESI DEL BIG BANG DALL’INFINITAMENTE PICCOLO ALL’INFINITAMENTE GRANDE

Ancora una volta l’Universo ci racconta una storia avvincente: l’infinitamente grande che prende forma dall’infinitamente piccolo.  
La produzione dell’ elemento chimico che costituisce il 75% della materia dotata di massa dell’universo e oltre il 90% come numero di atomi, ha una storia vecchia più di tredici miliardi e mezzo di anni, che si è compiuta nei primi minuti di vita dell’Universo:  in centoottanta secondi sono stati costruiti i primi mattoni che sono oggi la base di tutte le strutture a noi note, non solo stelle e galassie ma anche noi stessi: l’idrogeno che costituisce il 10% del nostro organismo è nato in quella manciata di secondi densi e caldissimi!
Sappiamo che il modello cosmologico standard basa le sue solide fondamenta su due delle scoperte fondamentali della cosmologia moderna, la Radiazione Cosmica di Fondo e La Legge di Hubble.
Big Bang

Big Bang

Ebbene…la Nucleosintesi del Big Bang ci offre una delle prove più convincenti che l’Universo primordiale sia proprio così come  è stato predetto dal Modello Cosmologico Standard.

DUE PREMESSE NECESSARIE – PARTICELLE E FORZE FONDAMENTALI

Per comprendere meglio come da un punto infinitamente piccolo ed infinitamente caldo possa essersi creato l’Universo così come lo conosciamo oggi, è necessario conoscere quali sono le particelle che compongono la materia ordinaria, come variano le loro caratteristiche al variare della temperatura e quali sono gli effetti che esercitano su di esse le quattro forze fondamentali presenti in natura.

Gli Atomi

Gli atomi sono la base costituente di tutta la materia visibile. Possiamo immaginarli come dei piccoli sistemi solari: il loro nucleo è formato da (uno o più) protoni e (uno o più) neutroni attorno al quale orbitano uno o più elettroni.
I protoni ed i  neutroni sono a loro volta suddivisi in particelle più piccole chiamate quark.
Le particelle sono dotate di carica elettrica, che esprime la loro proprietà di attrarre o respingere particelle di segno (o carica) opposto o uguale.
I protoni hanno carica elettrica positiva, gli elettroni carica elettrica negativa ed i neutroni sono privi di carica.
Se gli elettroni sono presenti nello stesso numero dei protoni del nucleo,  l’atomo è elettricamente neutro.
In base al numero di protoni e neutroni che troviamo nel nucleo cambia il tipo di elemento chimico: il numero di protoni ci dà il numero atomico, e ci indica a quale elemento chimico appartiene l’atomo, il numero dei protoni sommato al numero dei neutroni ci dà il numero di massa.
Un nucleo atomico può avere lo stesso numero di protoni ma un diverso numero di neutroni, quindi l’elemento chimico (numero atomico) è lo stesso ma il numero di massa è differente.
In questo caso l’atomo viene definito isotopo.
L’idrogeno è l’elemento chimico più semplice, ed è formato da un protone e da un elettrone che gli orbita attorno.
Il Deuterio è un isotopo dell’idrogeno ed ha il nucleo formato da un neutrone ed un protone.
L’Elio-3 è composto da due protoni (numero atomico dell’Elio) ed un neutrone.
L’ Elio – 4 ha due protoni e due neutroni nel nucleo ed è l’isotopo dell’elio più abbondante in quanto costituisce il 99,99986% di tutto l’Elio sulla Terra.
Dobbiamo inoltre tenere presente che la temperatura altro non è che la misura statistica dell’energia di movimento (attrito interno) delle particelle.
Più le particelle si muovono velocemente più è elevata la temperatura e viceversa; è un fenomeno che riscontriamo facilmente nella vita di tutti i giorni: osservando infatti il comportamento dell’acqua sappiamo che ad ogni temperatura esiste uno stato della materia: solido, liquido o gassoso.
All’aumentare della temperatura il legame tra gli atomi (o delle molecole, nel caso dell’acqua) diminuisce e le particelle si muovono più velocemente.
Esiste anche un altra forma (o stadio) che può assumere la materia, ed è lo stato di plasma: il plasma è una miscela di nuclei atomici ed elettroni che non riescono a legarsi tra di loro per via dell’alta energia (temperatura).
Inoltre, per ogni particella esiste la sua antiparticella di pari massa ma di carica elettrica opposta.
Quando una particella ed un antiparticella si incontrano, o meglio, si scontrano, si annichilano a vicenda producendo energia sotto forma di raggi gamma.
Esistono in natura anche delle particelle che non fanno parte della materia poichè prive di massa: i fotoni,ad esempio, possono essere considerati l’espressione della forza elettromagnetica e si muovono nel vuoto ad una velocità finita e costante: la velocità della luce.

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