Universo

Teoria del Big Bang

Circa 13,7 miliardi di anni tutte l'universo era concentrato in un piccolo puntino energetico chiamato "singolarità", di dimensioni migliaia di volte più piccole di un singolo protone.

Secondo la teoria, oramai ampiamente dimostrata anche in termini matematici, non esisteva ne spazio ne tempo e il tutto si è originato dal niente.

Come è possibile?

I credenti di tutte le religioni approfittano di questo spazio di indeterminazione per dimostrare l'intervento divino.

Gli scienziati sostenendo le posizioni della fisica quantistica (dove per dimensioni subatomiche non valgono più le leggi universali della fisica classica), ritengono che ciò sia possibile e probabile.

Dopo pochi istanti (frazioni di tempo misurati in Plank 1/1027 s) l'universo in rapidissima espansione, aveva già le dimensioni di una palla da calcio e dopo 1 sec. le dimensioni del nostro sistema solare, Tale espansione viene chiamata "inflazione".

Come è possibile questa enorme velocità, ampiamente superiore alla vel. della luce? Non contrasta con la legge universale della velocità della luce che asserisce che non esiste nulla in grado di superare la vel. di 300.000 km/s?.

In realtà non contrasta perché non è un corpo che si muove nello spazio, ma è lo spazio stesso che si espande.

Solo dopo milioni di anni si sono originate le quattro forze principali dell'universo:

• Forza gravitazionale: forza che manifesta la sua intensità a lunghissime distanze, tra corpi celesti di grande massa;
  
• Forza elettromagnetica: è la forza responsabile di tutte le reazioni chimiche e di alcuni fenomeni fisici;
  
• Interazione nucleare debole: responsabile del decadimento radiattivo dei nuclei atomici e della trasformazione dei protoni in neutroni e neutrini;
  
• Interazione nucleare forte: si stabilisce tra le diverse particelle del nucleo.
  

Le diverse forze sono espresse in ordine crescente di intensità.

Solo dopo qualche milione di anni queste forze, insieme all'energia pura hanno dato origine alla materia, consolidandosi in protoni, neutroni ed elettroni e quindi in definitiva in atomi.

Più esattamente l'energia si trasformò in materia e la sua forma speculare antagonista, chiamata antimateria.

Per ogni protone corrispondeva un antiprotone, all'elettrone  un positrone  e così via per ogni particella subatomica.

Per ogni miliardo di particelle di antimateria creata, si formava un numero di particelle di materia uguale, aumentata di una unità.

L'incontro di materia e antimateria finì per eliminare entrambe in un evento chiamato "annichilimento".

Tutta la materia che osserviamo nell'universo non è nient'altro che quella differenza di una unità, conservato nel tempo, in favore della materia.

Solo dopo la formazione dell'elemento più semplice, l'idrogeno, la materia si è condensata sotto la spinta della forza gravitazionale a formare le prime stelle primordiali, dette di prima generazione.

 

Non è facile immaginare cosa ci fosse prima dell'esplosione, sappiamo però che da quell'istante è cominciata la storia e l'evoluzione dell'universo come lo conosciamo. Durante la sua continua espansione, ha dato vita a stelle, pianeti e galassie.

Anche se la maggior parte dei cosmologi abbracciano la teoria del big-bang, c'è anche chi è critico verso questa spiegazione. Tra le teorie alternative c'è per esempio quella dello steady state, cioè dello stato stazionario di un universo sempre in espansione ma senza inizio né fine, il che presupporrebbe continue immissioni di nuova materia. Questa ipotesi è stata del resto suffragata da una formulazione matematica che non viola la legge sulla conservazione della materia e dell'energia.

 

Perché l'universo è in espansione?

Quando sentiamo passare un treno che fischia, anche se per il macchinista il suono è costante, sentiamo il fischio aumentare di intensità mano a mano che il treno si avvicina a noi e, viceversa, diminuire sempre più mentre si allontana. Il fisico austriaco Christian Doppler, nel secolo scorso, ha dimostrato che un effetto simile si verifica anche per quanto riguarda le onde luminose.

Se le stelle fossero ferme, la frequenza della loro luminosità sarebbe costante e, le onde luminose ci giungerebbero in modo costante, così come vengono emesse dalla sorgente. L'effetto Doppler mostra invece che quando la fonte luminosa si sta avvicinando la frequenza delle onde luminose si sposta verso il blu, mentre se si allontana si sposta verso il rosso.

L'astronomo Edwin Hubble, nel 1929, osservando stelle e galassie lontane verificò che lo spettro dei loro colori è spostato verso l'estremo rosso. Ciò spinge gli scienziati a immaginare che l'universo sia in rapida espansione e che le galassie si stiano allontanando sempre più dalla Terra. La velocità di allontanamento delle galassie non è casuale, è proporzionale alla loro distanza dalla Terra: più sono lontane, più velocemente se ne allontanano. Hubble ha perciò cercato di calcolare la velocità di espansione dell'universo e, attraverso la costante di Hubble o costante H, è stato possibile calcolare anche quanto tempo è trascorso dall'istante del big-bang.