Il modello cosmologico standard ΛCDM - Parte I: cos'è e come si ricava

[Enrico Corsaro]

Spesso nei libri divulgativi, in televisione, e ancor di più in internet sentiamo parlare di materia oscura ed energia oscura quali costituenti del nostro Universo. Quello che succede però è che non viene proposta al lettore o all'ascoltatore una visione più d'insieme del problema, dando per scontato che l'Universo sia fatto di materia ed energia oscura e che il tutto sia oramai ampiament...
leggi tutto...

[givi]

Grande, appena arrivato, ma già fondamentale.
Grazie

[Antonio86]

Grazie ^^

[DarknessLight]

Grazie Enrico!! Articolo fatto BENISSIMOOOO!!!! Sei un grande!

Ps ti ho visto in foto sull'info-autore Ma sei giovanissimo!!

[DarknessLight]

Il diagramma che mostra l'evoluzione delle componenti dell'universo mi ha aperto gli occhi: chiaro, esplicativo, di semplice lettura.
Mi chiedo solo come mai la materia (a differenza dell'energia oscura e della radiazione) compaia in un secondo momento e non sia presente fin da subito nell'universo. Mi pare di capire che i barioni e la materia oscura siano comparsi qualche istante dopo il big bang, invece radiazione ed energia oscura sono sempre esistiti.
E i neutrini, se sono dotati di massa, come mai vengono fatti rientrare nel gruppo della radiazione? D'accordo che la massa è poca, però...

E mi chiedevo anche perchè nell'equazione di Friedmann k/a^2= H^2[omega_tot -1]= -H^2omega_k compare il meno nella seconda scrittura (-H^2omega_k).
Insomma se dici che omega_k= omega_tot -1 non capisco proprio da dove salti fuori il meno.

Ma soprattutto non riesco a capire: dici che omega_tot rappresenta la somma delle percentuali delle componenti dell'universo e, giustamente, mi aspetto che li suo valore sia 1. Ma poi esponi anche altri possibili scenari in cui omega_tot può essere maggiore di uno o compreso tra uno e zero.
Tra l'altro se omega_tot fosse 1 allora k/a^2 sarebbe uguale a zero?

Grazie

[Enrico Corsaro]

Grazie per i commenti Dark, sempre attenti come al solito.

Mi chiedo solo come mai la materia (a differenza dell'energia oscura e della radiazione) compaia in un secondo momento e non sia presente fin da subito nell'universo. Mi pare di capire che i barioni e la materia oscura siano comparsi qualche istante dopo il big bang, invece radiazione ed energia oscura sono sempre esistiti.
E i neutrini, se sono dotati di massa, come mai vengono fatti rientrare nel gruppo della radiazione? D'accordo che la massa è poca, però...

La materia barionica non è esistita da subito ma solo dal momento in cui l'interazione nucleare forte tramite i gluoni ha permesso a protoni e neutroni di costituirsi legando fra loro quark (e così ipoteticamente anche altre particelle massive che possono aver dato luogo alla materia oscura). Non si discute in questo caso l'assenza assoluta di materia, ma di materia barionica e oscura, non presente nell'Universo primordiale perchè esistevano solo quark liberi.

Per i neutrini il dibattito sulla massa è effettivamente ancora aperto, e comunque il valore possibile di massa rimane talmente piccolo che non è comunque assimilabile a quello della materia barionica e oscura. Per questo vengono inseriti nel termine di radiazione.

E mi chiedevo anche perchè nell'equazione di Friedmann k/a^2= H^2[omega_tot -1]= -H^2omega_k compare il meno nella seconda scrittura (-H^2omega_k).
Insomma se dici che omega_k= omega_tot -1 non capisco proprio da dove salti fuori il meno.

Una svista mia, l'ho sistemato, omega_k= 1 - omega_tot .

Ma soprattutto non riesco a capire: dici che omega_tot rappresenta la somma delle percentuali delle componenti dell'universo e, giustamente, mi aspetto che li suo valore sia 1. Ma poi esponi anche altri possibili scenari in cui omega_tot può essere maggiore di uno o compreso tra uno e zero.
Tra l'altro se omega_tot fosse 1 allora k/a^2 sarebbe uguale a zero?

Infatti non ho scritto che è uguale a 1 ma che, normalizzato per un determinato valore si aggira intorno ad 1, che è diverso. Gli altri scenari sono illustrati per capire come Omega_tot può influenzare la geometria ma non sono di fatto i casi osservati. Nel prossimo articolo discuterò più dettagli su questo argomento della curvatura. Omega_tot rimane comunque il totale energetico, qualunque valore esso assuma.

Quello che menzioni alla fine è lo scalare di curvatura, e diventa nullo per k = 0, cioè per Omega_tot = 1.

[DarknessLight]

Grazie per i commenti Dark, sempre attenti come al solito.

Grazie a te: per le risposte e per l'articolo (ti confesso che non vedo l'ora che esca la seconda parte )

[Enrico Corsaro]

Di niente, rimango a disposizione. Per la seconda parte vorrei aspettare un pò prima per permettere a più persone di leggere questo e assimilarlo un attimo.

[DarknessLight]

Di niente, rimango a disposizione. Per la seconda parte vorrei aspettare un pò prima per permettere a più persone di leggere questo e assimilarlo un attimo.

Certo, certo. Ci mancherebbe

Comunque ieri quando ti ho chiesto dei neutrini in realtà volevo fare un'altra considerazione ma poi mi è sfuggita di mente.
Senti un attimo: i neutrini appartengono alla radiazione perché la loro massa o è trascurabile o può darsi anche che sia zero. Invece le particelle che compongono la materia oscura appartengono alla materia perché hanno masse importanti. Fin qui tutto ok.
Però l'altro giorno quando abbiamo parlato della materia oscura abbiamo detto che i candidati più promettenti al ruolo di particelle oscure sono le WIMPs, che si ipotizza possano essere o neutrini massicci o neutralini o assioni (e forse anche qualcos'altro).
Ora, senza entrare nel dettaglio, ma se davvero sono NEUTRINI massicci allora la materia oscura è radiazione, non materia (dato che i neutrini appunto appartengono alla radiazione e non alla materia)

A meno che neutrini MASSICCI non significhi proprio che si tratta di particolari neutrini dotati di massa importante, differenti quindi da quelli visti fin'ora che invece ne hanno molta poca (o nulla).

[Enrico Corsaro]

Semplicemente i neutrini del modello standard delle particelle sono materia non barionica, nè certamente materia oscura perchè data la loro ridottissima massa non posso provocare gli effetti gravitazionali che si osservano. In cosmologia si considera come termine di massa quello relativo solo a materia barionica ed oscura.
Anche gli elettroni hanno massa, ma non sono materia barionica per esempio.

I neutrini massicci sono una ipotesi, e non sono da confondere con i neutrini che conosciamo. Qualsiasi particella sia che può dar luogo alla materia oscura, sarebbe comunque una particella dotata di massa elevata, paragonabile a quella barionica almeno.

Facciamo un semplice conto. Un possibile valore di massa per un neutrino è di circa 10^-37 Kg (ma potrebbe essere anche inferiore). Il valore di massa di un protone è di circa 10^-27 Kg.
Se prendiamo per buono il valore di massa del neutrino abbiamo addirittura 10 ordini di grandezza di differenza tra la massa di un protone e quella di un neutrino. Tanto per farti capire cosa significa una differenza del genere, è come paragonare la massa di un uomo a quella che avrebbero 4 milioni di Boeing 747 messi insieme (in cui ognuno pesa circa 180 mila Kg) .