sono io o vedo doppio

SONO IO, O VEDO DOPPIO?

Mario Sandriwww.astronomiavallidelnoce.it

Materia e antimateria

La creazione di ogni particella é accompagnata dalla rispettiva creazione della sua antiparticella, così accanto alla materia troviamo l’antimateria. Quando una particella si incontra con la sua antiparticella queste si annichilano, cioè si elidono producendo energia.

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Perché il mondo é di materia

Ma perché il mondo che vediamo é fatto di materia data la simmetria tra le particelle? Questo é dovuto al fatto che si é scoperto che per alcune particelle il tempo di decadimento (morte) é maggiore di quello della rispettiva antiparticella. Sfortunatamente noi non siamo in grado di capire se viviamo in un mondo di materia o di antimateria.


Problema

La teoria inflazionistica non può essere ripetuta in laboratorio e attualmente rappresenta la migliore spiegazione che si possa dare. Tuttavia presenta un problema: prevede come densità critica il valore uno, ma i dati in nostro possesso danno valori molto al di sotto. Dato che si esclude che la teoria sia sbagliata si ricerca la massa mancante nella teoria GUT e in quella supersimmetrica dove si postula la presenza di molte particelle.


La massa mancanteIl modo in cui si sono formate le strutture su larga scala dell'Universo dipende dal campo gravitazionale esistente, cioè dalla quantità totale di materia presente. Sembra che una componente particolare della materia abbia guidato, più delle altre, questo processo di addensamento: la cosiddetta materia oscura, che secondo le moderne teorie domina l'Universo. Negli ultimi decenni, gli astronomi hanno raccolto svariate prove dell'esistenza di un tipo di materia invisibile che lega galassie e ammassi di galassie per mezzo della sua attrazione gravitazionale, ma la sua natura resta tuttora ignota.


La sua presenza è rivelata da alcune evidenze indirette:

La rotazione delle galassie a spirale. Le galassie a spirale sono dotate di una rotazione differenziale, nel senso che non sono in rotazione rigida attorno all'asse centrale, ma ogni stella ruota attorno a questo asse con velocità variabile con la sua distanza dal centro. Ora, la velocità di rotazione dipende dal campo gravitazionale a cui essa è soggetta, quindi alla distribuzione di materia nella galassia stessa. Le velocità di rotazione nelle galassie a spirale variano con la distanza dall'asse di rotazione, come se una gran parte della materia in esse contenuta fosse distribuita nelle loro regioni esterne. In realtà, la massa luminosa delle galassie (cioè le stelle e il gas) è concentrata verso il nucleo e la sua densità decresce verso l'esterno. Se ne deduce che queste galassie devono essere circondate da un grande alone di materia invisibile, che contribuisce al campo gravitazionale delle stesse ma non alla loro emissione luminosa: la materia oscura.



La distribuzione di velocità negli ammassi di galassie. In un gruppo di galassie agiscono due forze contrapposte: la forza gravitazionale dell'insieme, che tende a tenere unito l'ammasso, e la spinta gravitazionale di una galassia sulle altre, che tende invece ad aumentarne la velocità relativa e a disperdere l'ammasso. A partire da una stima della massa totale delle galassie di un ammasso, è possibile calcolare all'incirca la velocità massima che esse possono avere al suo interno perché esso resti stabile. Si è notato però che in molti ammassi le galassie hanno velocità molto superiori a questo limite, anche di cento volte superiore, pur essendo legate in una configurazione stabile. Questo significa che il campo gravitazionale che le lega è molto intenso, ma non è dovuto alla materia osservabile. L'ammasso dev'essere quindi tenuto insieme da un tipo di materia molto abbondante ma non visibile.



Le lenti gravitazionali. Le lenti gravitazionali sono agglomerati di materia, il cui campo gravitazionale è così intenso da causare una deviazione nel percorso dei raggi di luce che vi passano vicini, così come una lente devia i raggi di luce convogliandoli in un punto focale. Il risultato è che, se una di queste lenti (tipicamente una galassia molto massiccia o un ammasso di galassie) è interposto tra noi ed una sorgente di luce lontana (una galassia o un quasar), produce più immagini della stessa.


EinsteinNel 1916 nella memoria intitolata: Die Grundlagen der allgemeinen Relativitätstheorie, espose in forma definitiva la sua teoria della relatività generale, dove, in base al postulato dell'equivalenza fra tutti i sistemi inerziali e non inerziali, formulò una nuova teoria della gravitazione in cui il campo gravitazionale generato da ogni corpo materiale è rappresentato come una modificazione delle proprietà geometriche dello spazio fisico.


La curvatura spazio-temporale

In prossimità di un oggetto massivo si verificano dei fenomeni strani come i miraggi cosmici


Miraggi cosmici

Grandi masse incurvano lo spazio-tempo, così i raggi luminosi vengono a loro volta incurvati producendo stani fenomeni celesti, tra I più famosi le croci di Einstein.


Lo spazio deformato da un buco nero


Questi fenomeni, insieme alle previsioni della teoria del Big Bang, fanno ritenere che la materia oscura costituisca all'incirca il 30 % della materia complessivamente presente nell'Universo, e pertanto la stragrande maggioranza di quest'ultima sfugga alle nostre osservazioni.


Ma da che cosa è costituita la materia oscura?

Dato che di essa possiamo ottenere solo informazioni indirette, la sua natura resta ancora incerta. Potrebbe trattarsi di materia ordinaria, cioè la stessa di cui sono fatte stelle e pianeti, ma non nelle condizioni di emettere radiazione. Per esempio, potrebbe essere composta di pianeti o di nane brune, cioè troppo poco massicce per produrre energia con la fusione nucleare. Tuttavia, si pensa che il numero di questi oggetti sia molto più basso di quello necessario per poter spiegare gli effetti osservati della materia oscura.



Un'altra ipotesi, più plausibile, è che si tratti di materia esotica, cioè diversa dai comuni protoni, neutroni ed elettroni. Per esempio, potrebbe trattarsi di neutrini massivi. Si ritiene infatti che i neutrini siano particelle prive di massa, ma alcuni recenti esperimenti fanno pensare che siano dotati di una massa, anche se piccolissima (1/5000 della massa di un elettrone). Dato che i neutrini sono comunissimi e permeano l'Universo come la radiazione, basterebbero da soli per rendere conto degli effetti osservati della materia oscura.



Un altro tipo di materia oscura possibile è costituita da particelle ancora più strane e ancora sconosciute, la cui esistenza è prevista dalla fisica teorica ma non è ancora stata dimostrata. Si tratta delle cosiddette "particelle massive debolmente interagenti": gli assioni, i fotini, i gravitini, gli squark, etc.


L’energia oscura e la costante cosmologica

Oggi la costante cosmologica di Einstein, introdotta per rendere il suo universo stazionario assume un nuovo significato: è una sorta di energia oscura (antigravità).


Di qualunque cosa sia composta, la materia oscura domina l'Universo, ne rappresenta la sorgente principale della forza gravitazionale ed è responsabile in larga parte della sua struttura. Si può dire quindi che non sappiamo ancora di che cosa è fatta la maggior parte del nostro Universo!


Lo spettacolo dell’universosi trasfigura davanti alla nostra mente

colma di stupore.Non sono più blocchi di materia,

inerti ed errabondinell’eterna notte silente,

che Urania ci addita nel fondo dei cieli:è la vita, la vita immensa,

universale, eterna,che si dispiega in flussi armoniosi

fino agli orizzonti inaccessibilidell’infinito in perpetua fuga!

Quale meravigliosa fuga!Quale meravigliosa impresa!

Quali splendori da contemplare!Quali vastità da percorrere!

È una sterminata galleria di immagini,frutto delle nobili e pacifiche conquistedell’ingegno umano; conquiste sublimi,

che non sono costate né sangue né lacrime,che ci fanno vivere

nella conoscenza del Veroe nella contemplazione del Bello!

Cam

ille

Flam

mar

ion,

Ast

rono

mia

pop

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