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Visualizza Versione Completa : 02 - Materia ed Energia



Francesca Diodati
01-10-2018, 20:38
Quanta varietà nell'Universo. Un incredibile assortimento di oggetti, colori, forme e temperature per tutti i gusti. Eppure, in realtà, l'essenza di tutte le cose è la stessa, ed esiste immutata fin dalla nascita del Cosmo. [...]

continua la lettura sul Portale... (https://www.astronomia.com/2018/10/01/02-materia-ed-energia/)

Mulder
02-10-2018, 05:08
Ottimo lavoro. Sono già in fremito di poter leggere la terza parte.:sbav:

frignanoit
02-10-2018, 05:50
Domanda, per capire non ve la posso evitare, come abbiamo ottenuto la stima di un 4% di materia e energia? materia e energia è tutto quello che conosciamo, non credo che lo conosciamo tutto, non sappiamo di cosa è fatto il resto, se abbiamo un bicchiere mezzo pieno e mezzo vuoto e sappiamo di cosa è pieno, abbiamo però il bicchiere e sappiamo quanto ci manca per essere del tutto pieno, allo stesso modo dovremmo conoscere quanta è grande la culla dell'universo e quello che contiene per stimare quanta materia e energia ci manca o cos'altro possa essere, sbaglio?

Red Hanuman
02-10-2018, 08:02
L'idea di qualcosa che ha massa ma non è rilevabile nasce dalle osservazioni compiute dall'astronomo Fritz Zwicky nel 1933 sul moto delle galassie degli ammassi della Chioma e della Vergine, idea che si è evoluta nel tempo.
Nel 1998, invece, viene scoperto che l'universo è in espansione accelerata, il che richiede la modifica delle equazioni di campo di Einstein, con l'inserimento di una costante cosmologica, che è interpretata come l'espressione di una energia oscura.
In entrambi i casi, il termine "oscura" si riferisce alla mancata comprensione delle due entità.
La stima delle abbondanze relative la si ottiene all'interno della teoria Lambda - CDM, interpretando le rilevazioni della radiazione cosmica di fondo per risalire alla curvatura complessiva dell'universo.
I risultati di questo complesso ragionamento sono stati divulgati nel 2014, sulla base dei dati forniti dal satellite Plank. È stato appunto determinato che la materia ordinaria rappresenta il 4.9 % del totale di massa - energia, mentre il 26.6 % è costituito da materia oscura ed il 68.5 è energia oscura.
Ovviamente, queste stime dipendono dalla nostra comprensione attuale dell'universo, e sono in evoluzione con essa...

alextar
02-10-2018, 08:32
E proprio la materia oscura e la sua altrettanto tetra cugina energia sono, secondo il mio infimo parere, la cartina di tornasole di quanto siamo distanti, sideralmente distanti, dal comprendere "come funziona l'universo".

Falconer
02-10-2018, 10:50
Wow, bellissimo articolo! In maniera semplice e intuitiva si è riusciti a esprimere concetti di una complessità tutt'altro che banale! Mi avete riportato (sta volta con piacere) a quando dovevo dare "Fisica 2" in facoltà... :whistling:
Ci sono due cose che mi hanno sempre colpito molto:
- la prima è di quanto la Scienza, riesca a spiegare molte cose, ma ancora non tutto. Nonostante ciò, è ancora e sempre necessario uno sforzo "non umano", estraneo ai nostri sensi, per cercare di immaginare il funzionamento dell'infinitamente piccolo... o dell'infinitamente grande. Sforzo che ovviamente i vari complottisti anti scienza non riescono a fare, e pensano che sia tutto "magia", e "solo teorie indimostrabili per tenerci all'oscuro della verità" :D. Per prafrasare una battuta di Neil Degrasse Tyson: Il fatto che la Scienza riesca a compiere prodigi che le persone comuni non riescono né a capire nè a spiegarsi, è uno dei grandi successi della Scienza. (ok, non era proprio così, ma il senso è quello)
- la seconda, è l'inversione dell'uguaglianza di Einstein, m=E/(c^2), che per me è tra le cose meno intuitive. Uno si può anche immaginare che, non so, un sasso, in opportune conduzioni possa liberare e trasformarsi in energia. Molto più difficile è immaginarsi che una pura quantità di energia, per quanto enorme, a un certo punto possa trasformarsi in un sasso! Non trovate?

Grazie ancora per questi approfondimenti.

Mulder
02-10-2018, 11:14
Molto più difficile è immaginarsi che una pura quantità di energia, per quanto enorme, a un certo punto possa trasformarsi in un sasso

E che sia successo appunto questo durante il bigbang?:thinking:

Francesca Diodati
02-10-2018, 15:24
Ottimo lavoro. Sono già in fremito di poter leggere la terza parte.:sbav:

Grazie mille!!!

Francesca Diodati
02-10-2018, 15:38
E proprio la materia oscura e la sua altrettanto tetra cugina energia sono, secondo il mio infimo parere, la cartina di tornasole di quanto siamo distanti, sideralmente distanti, dal comprendere "come funziona l'universo".

In effetti, la loro scoperta ha inflitto qualche colpo duro allautostima dell'essere umano" :). Scherzo...Però, in tempi anche non molto lontani si pensava che non saremmo mai stati capaci di sapere di cosa erano fatte le stelle. Poi a metà del XIX Secolo tutto sembrava chiaro e spiegabile con le conoscenze attuali. Nessuno, insomma, ricorreva alla quintessenza dei greci per spiegare un fenomeno incomprensibile. Così, quando ci si accorse che certi oggetti si muovevano troppo velocemente in base alla stima della materia attorno a cui ruotavano (quindi doveva essercene di più), e poi quando si scoprì che l'Universo accelerava invece che rallentare, un po' di smarrimento tra gli scienziati ci deve essere stato. Ora ci sembra di aver fatto un passo indietro, anzi due...Ma la scienza moderna non introduce elementi di "fantasia. Le soluzioni sembrano lontane, ma l'importante è continuare a cercare!

FreSte
02-10-2018, 15:38
Mi associo ai complimenti e ai ringraziamenti per questa iniziativa di divulgazione scientifica, scritta bene e in forma chiara per i non addetti.
Grazie
Stefano

Francesca Diodati
02-10-2018, 15:42
Wow, bellissimo articolo! In maniera semplice e intuitiva si è riusciti a esprimere concetti di una complessità tutt'altro che banale! Mi avete riportato (sta volta con piacere) a quando dovevo dare "Fisica 2" in facoltà... :whistling:
Ci sono due cose che mi hanno sempre colpito molto:
- la prima è di quanto la Scienza, riesca a spiegare molte cose, ma ancora non tutto. Nonostante ciò, è ancora e sempre necessario uno sforzo "non umano", estraneo ai nostri sensi, per cercare di immaginare il funzionamento dell'infinitamente piccolo... o dell'infinitamente grande. Sforzo che ovviamente i vari complottisti anti scienza non riescono a fare, e pensano che sia tutto "magia", e "solo teorie indimostrabili per tenerci all'oscuro della verità" :D. Per prafrasare una battuta di Neil Degrasse Tyson: Il fatto che la Scienza riesca a compiere prodigi che le persone comuni non riescono né a capire nè a spiegarsi, è uno dei grandi successi della Scienza. (ok, non era proprio così, ma il senso è quello)
- la seconda, è l'inversione dell'uguaglianza di Einstein, m=E/(c^2), che per me è tra le cose meno intuitive. Uno si può anche immaginare che, non so, un sasso, in opportune conduzioni possa liberare e trasformarsi in energia. Molto più difficile è immaginarsi che una pura quantità di energia, per quanto enorme, a un certo punto possa trasformarsi in un sasso! Non trovate?

Grazie ancora per questi approfondimenti.

E se questi apprezzamenti vengono da qualcuno che ha capito Fisica 2...:) grazie davvero!! Hai ragione, pensare che l'energia si possa trasformare in materia è, se possibile, ancora più affascinante del contrario. Ne parleremo ancora tanto! Di come, nell'Universo primordiale, materia si trasformava in energia ed energia in materia in un susseguirsi inesorabile, finché le temperature lo hanno permesso. Noi, fatti di massa, possiamo generare energia, e allo stesso tempo, noi nasciamo dall'energia...

Francesca Diodati
02-10-2018, 15:43
Mi associo ai complimenti e ai ringraziamenti per questa iniziativa di divulgazione scientifica, scritta bene e in forma chiara per i non addetti.
Grazie
Stefano

Stefano, grazie mille a te!

Arcady
02-10-2018, 15:54
Grazie per questo bellissimo articolo:)! Mi sono sorti due dubbi riguardo alla prima parte: come mai in seguito allo scontro tra materia e antimateria poco dopo il Big Bang ha prevalso la materia? Si trovava in quantità maggiore? Il fatto che una buona parte di materia e antimateria sia andata persa in questo scontro vuol dire che la massa presente prima del Big Bang era maggiore rispetto a quella presente adesso?

Micea61
02-10-2018, 17:32
Bellissimo articolo!☺ Complimenti ed avanti così!!

Francesca Diodati
03-10-2018, 15:03
E che sia successo appunto questo durante il bigbang?:thinking:
In effetti sì!!! Ne parleremo a breve!!! :) Grande

Francesca Diodati
03-10-2018, 15:10
Grazie per questo bellissimo articolo:)! Mi sono sorti due dubbi riguardo alla prima parte: come mai in seguito allo scontro tra materia e antimateria poco dopo il Big Bang ha prevalso la materia? Si trovava in quantità maggiore? Il fatto che una buona parte di materia e antimateria sia andata persa in questo scontro vuol dire che la massa presente prima del Big Bang fera maggiore rispetto a quella presente adesso?

Grazie a te per i complimenti, e per le ottime domande! Parleremo in seguito di entrambe le questioni che sollevi. La prevalenza della materia sull'antimateria è un tema molto dibattuto. E' probabile che all'inizio l'Universo sia partito con una quantità leggermente maggiore di materia, il che spiegherebbe la sua "vittoria". Ma perché ciò sia avvenuto rimane un mistero. Red Hanuman, ci aiuti? :)
Riguardo la tua seconda domanda...il bello è che no, nulla è andato distrutto. La materia e antimateria scomparse in realtà si sono solo trasformate in energia! Un'energia che noi possiamo ancora captare oggi. Argomenti enntusiasmanti e appassionanti di cui narreremo nei prossimi capitoli!

Arcady
03-10-2018, 16:25
Grazie mille per le risposte, non vedo l'ora di poterle approfondire nei prossimi capitoli!!

Francesca Diodati
03-10-2018, 16:37
Bellissimo articolo!☺ Complimenti ed avanti così!!
Grazie mille!! :)

Red Hanuman
03-10-2018, 17:51
Grazie per questo bellissimo articolo:)! Mi sono sorti due dubbi riguardo alla prima parte: come mai in seguito allo scontro tra materia e antimateria poco dopo il Big Bang ha prevalso la materia? Si trovava in quantità maggiore? Il fatto che una buona parte di materia e antimateria sia andata persa in questo scontro vuol dire che la massa presente prima del Big Bang era maggiore rispetto a quella presente adesso?

Allora... Qui bisogna introdurre il concetto di simmetria (https://it.wikipedia.org/wiki/Simmetria_(fisica)): in fisica, per simmetria si intende l'invarianza delle leggi fisiche rispetto all'osservatore. Chi osserva un fenomeno, lo deve veder sviluppare sempre allo stesso modo, in ogni sistema di riferimento. Questo implica che le leggi fisiche non debbono cambiare se ci si sposta nello spazio e nel tempo (debbono valere ovunque e sempre).

E' un concetto che è (ovviamente) diventato molto importante con l'avvento della relatività, ed è stato sviluppato magnificamente della grande Emmy Noether (https://it.wikipedia.org/wiki/Emmy_Noether).

Ebbene, per quanto riguarda le forze fondamentali (https://it.wikipedia.org/wiki/Interazioni_fondamentali), la forza elettromagnetica (https://it.wikipedia.org/wiki/Interazione_elettromagnetica) e la forza forte (https://it.wikipedia.org/wiki/Interazione_forte) sono completamente simmetriche, ma lo stesso non si può dire della forza debole (https://it.wikipedia.org/wiki/Interazione_debole).

In particolare, la forza debole non è simmetrica per la parità e per la carica. Che vuol dire?

Per parità si intende l'invarianza rispetto all'inversione degli assi cartesiani. Ossia, se prendiamo uno spazio e cambiamo il sistema di coordinate, in modo da invertire sopra con sotto, destra con sinistra e avanti con indietro, dobbiamo registrare gli stessi effetti.

Questo nel nostro universo non accade per esempio nel caso del decadimento beta di un neutrone in un atomo di Cobalto (che dipende appunto dalla forza debole), perchè se applichiamo le leggi fisiche invertendo gli assi, dovremmo ottenere l'inversione della distribuzione delle particelle finali ed un antineutrino sinistrorso (ovvero che "ruota" in senso antiorario), cosa che NON esiste in natura.

Per simmetria di carica, intendiamo la possibilità di invertire istantaneamente la carica delle particelle [l'elettrone diventa positrone (positivo), il protone antiprotone (negativo) ecc.] .

Se applichiamo questa inversione sempre al decadimento beta di un neutrone nel Cobalto, dovremmo ottenere un neutrino destrorso: anche questo, NON esiste in natura.

Se però applichiamo entrambi le inversioni contemporaneamente (invertiamo gli assi e poi le cariche), i conti sembrano tornare. Sembrano! Perchè questo non si verifica nel decadimento di una particella del gruppo dei mesoni (https://it.wikipedia.org/wiki/Mesone), il Kaone KL (https://it.wikipedia.org/wiki/Kaone). Applicando la simmetria CP al decadimento del Kaone KL, dovrebbe decadere sempre in tre pioni, oppure produrre simmetricamente come prodotto finale del decadimento un eguale numero di elettroni e di positroni (mentre succede che decada anche in due soli pioni, e che su 1000 elettroni prodotti nel decadimento si formano 1006 positroni).

Tutto quanto sopra implica una cosa sconcertante: l'universo fa distinzioni tra materia ed antimateria, preferendo (anche se di poco) la prima alla seconda. Il risultato è che, nello scontro tra particelle e antiparticelle, prevalgono le particelle (con una piccolissima percentuale). Il nostro universo, dunque, è composto da materia!

Con la forza debole, alla fine, l'unico modo per far tornare i conti è invertire contemporaneamente le coordinate spaziali , la carica E la freccia del tempo.

Un universo siffatto, però, sarebbe indistinguibile dal nostro...:whistling:

Micea61
03-10-2018, 18:12
O mamma miaaaa! Già faticavo a "tenere la ruota" del discorso...adesso mi sto staccando!

Red Hanuman
03-10-2018, 18:41
Facciamola più semplice: passiamo dalla spiegazione tecnica a quella tra amici!:D

Quando le particelle si formano dallo scontro di due fotoni (da una fonte di energia), si forma sempre una particella e la sua controparte, una antiparticella (per esempio, da fotoni abbastanza energetici si formano elettroni e positroni). Se le due particelle si incontrano, si annichiliscono (si annientano), restituendo l'energia che hanno preso dai fotoni.

Però, per una "preferenza" del nostro universo, si formano un po' più particelle di materia che di antimateria (o, che alla fine è equivalente, se ne distruggono più di antimateria che di materia).

Il risultato finale è che il nostro universo è riempito di materia, e non di antimateria.:cool:

Red Hanuman
03-10-2018, 18:59
Aggiungo un dato: delle particelle che si sono formate durante il BB, si stima che se ne sia salvata una su... Un miliardo...:shock: Di materia, ovviamente!

Arcady
03-10-2018, 19:12
Grazie mille per le spiegazioni, in particolare per quella "tra amici", visto che di fisica avendola iniziata quest'anno non capisco ancora molto:D

Micea61
03-10-2018, 19:44
Grazie a Red Hanuman per la discussione stile "tra amici al bar! Più seguo questo meraviglioso Forum e più mi pento, quando andavo a scuola, di aver "scientificamente" evitato Chimica e Fisica come se fossero sostanze velenose! Ah..! Potessi tornare indietro...

Francesca Diodati
03-10-2018, 19:45
Grazie mille, Red Hanuman! Spiegazioni per tutti i gusti :). Sei grande

davide1334
03-10-2018, 19:46
Aggiungo un dato: delle particelle che si sono formate durante il BB, si stima che se ne sia salvata una su... Un miliardo...:shock: Di materia, ovviamente!


quindi,in rapporto, le restanti 999999999 particelle-di materia e antimateria - annichilendosi,hanno prodotto tutta l'energia "primordiale"?

Francesca Diodati
03-10-2018, 19:51
Grazie a Red Hanuman per la discussione stile "tra amici al bar! Più seguo questo meraviglioso Forum e più mi pento, quando andavo a scuola, di aver "scientificamente" evitato Chimica e Fisica come se fossero sostanze velenose! Ah..! Potessi tornare indietro...
Vabbè, avrai avuto altri interessi! :) L'importante è capire che non è mai troppo tardi! Magari non sarà possibile acquisire le conoscenze di chi questi argomenti li ha studiati davvero, ma è comunque possibile almeno avere qualche assaggio delle meraviglie della scienza anche senza essere scienziati. La scienza si può raccontare, e comprendere, a diversi livelli. L'importante è tenere sempre la mente aperta, e qualcosa ci entra! Sto parlando in primis di me stessa :)

Red Hanuman
03-10-2018, 20:01
quindi,in rapporto, le restanti 999999999 particelle-di materia e antimateria - annichilendosi,hanno prodotto tutta l'energia "primordiale"?
E' vero il contrario: le particelle, annichilendosi, hanno restituito l'energia primordiale all'universo. Sotto forma di radiazione di fondo...;)

Micea61
05-10-2018, 11:39
Le discussioni stile "eravamo 4 amici al bar:D" mi aggradano molto !

Con riferimento ad esse sarei felice se qualcuno mi chiarisse tale concetto riguardo alla famosa formula : E=mc2...
E' appurato (almeno sino ad oggi) che la velocità della luce non la si può eguagliare, al massimo si può arrivare al 99,9999 periodico di essa.
Allora come mai nella famosa di Einstein essa viene "sparata" addirittura al quadrato?

Sperando di non averla "sparata" :shock: grossa, sarei curioso di saperlo...Grazie!:D

Red Hanuman
05-10-2018, 13:09
No, no, no... C non è soltanto la velocità della luce nel vuoto, ma è anche una costante universale, cioè una proprietà intrinseca del nostro universo (tant'è vero che nella relatività viene percepita sempre allo stesso modo in tutti i sistemi di riferimento).
Quindi C al quadrato non implica che si possa superare la velocità della luce.
Semplicemente, nel contesto della famosa formula che citi viene considerata una costante che ci consente di rapportare massa e energia.
Non altro...

Micea61
05-10-2018, 16:30
Grazie...! L'avevo sparata grossa...ohibò!

canarino
11-10-2018, 20:56
Vedere un mondo in un granello di sabbia e tenere l'infinito nel palmo della mano. William Blake

Mi siete venuti in mente voi...dentro un granello di sabbia o più precisamente dentro lo spazio di una frazione di miliardesimo del volume occupato da un singolo protone vedete l'intero universo....[articolo del sole24ore]...

PS: questa potrebbe anche andare in "frasi dell'astronomia"

Francesca Diodati
11-10-2018, 21:31
Vedere un mondo in un granello di sabbia e tenere l'infinito nel palmo della mano. William Blake

Mi siete venuti in mente voi...dentro un granello di sabbia o più precisamente dentro lo spazio di una frazione di miliardesimo del volume occupato da un singolo protone vedete l'intero universo....[articolo del sole24ore]...

PS: questa potrebbe anche andare in "frasi dell'astronomia"
Grazie, è molto bella! Un verso dedicato al Big Bang, all'Universo...a noi :)

SVelo
12-10-2018, 15:34
@Red Hanuman (https://www.astronomia.com/forum/member.php?u=9) #19 (https://www.astronomia.com/forum/showthread.php?27282-02-Materia-ed-Energia&p=306613&viewfull=1#post306613) "come se fosse antani..." :blush::biggrin: #21 (https://www.astronomia.com/forum/showthread.php?27282-02-Materia-ed-Energia&p=306619&viewfull=1#post306619) idem con patate :biggrin::blush::oops:

Red Hanuman
12-10-2018, 16:28
Diciamo che l'universo, a causa del suo "carattere" ha scelto la materia. Almeno, sui periodi lunghi...

givi
12-10-2018, 16:33
Forse è per questo che non siamo puri spiriti :biggrin: