sabato, Luglio 20

I magnifici sette…minuti

Circa 14 miliardi di anni fa, l’universo era una singolarità infinitamente piccola e densa. Non sappiamo cosa c’era prima e neppure esattamente cosa succedeva durante il cosiddetto tempo zero. Quello che sappiamo è che le quattro forze fondamentali della natura erano fuse insieme.
La forza gravitazionale che opera tra oggetti dotati di massa, la forza elettromagnetica che fa sì che particelle di carica uguale si respingano e di carica opposta si attraggano fra loro e che è anche la responsabile dei fenomeni legati alla luce e agli altri tipi di radiazione elettromagnetica (onde radio, microonde, raggi infrarossi, raggi ultravioletti, raggi X e raggi gamma). La forza nucleare debole responsabile della radioattività e la forza nucleare forte che tiene legati protoni e neutroni nei nuclei degli atomi. Tutte e quattro fuse insieme in quella singolarità con una temperatura di circa mille miliardi di miliardi di miliardi di gradi.

Un brodo primordiale incandescente che iniziò a raffreddarsi quando, per ragioni sconosciute, l’universo iniziò ad espandersi. Dopo un decimilionesimo di quintilionesimo di quintilionesimo di secondo (0 seguito dalla virgola, da quarantadue zeri e infine dall’1) densità e temperatura erano scese abbastanza perché la forza gravitazionale si separasse dalle altre tre forze fondamentali.

Dopo un centesimo di quadrilionesimo di quintilionesimo di secondo (0, virgola, trentaquattro zeri e 1) fu la volta della forza forte: nacquero i quark, le particelle che unendosi a gruppetti di tre avrebbero poi originato i protoni e i neutroni. Ed è in quell’istante che inizia l’inflazione ovvero un espansione super veloce dell’universo che in appena 9 centesimi di quadrilionesimi di quintilionesimi di secondo (0, virgola, trentaquattro zeri e 9) ne aumentò il volume di un trilione di quintilioni di quintilioni di volte (1 seguito da quarantotto zeri).

Per avere un’idea della stratosferica ed iper veloce espansione è come se in quel lasso infinitesimale di tempo una biglia si ingrandisse fino ad avere 3 volte le dimensioni del Sistema Solare! Dopo un ulteriore decimo di miliardesimo di secondo la forza debole si separa da quella elettromagnetica e nasce la luce, gli elettroni e i neutrini.

Quando l’Universo raggiunge l’età di un milionesimo di secondo alla materia si affianca l’antimateria in tutto e per tutto uguale alla sua gemella ma di carica opposta. Quando una particella di materia incontra quella di antimateria si annichilisce ovvero si trasforma in pura energia. Fortunatamente per noi e per l’Universo come lo conosciamo, non sappiamo perché, non esisteva una perfetta simmetria tra la quantità di materia e quella di antimateria, altrimenti le stelle, le galassie, i pianeti e noi stessi non avremmo avuto modo di essere originati. Per un’irrisoria quantità la materia era superiore all’antimateria.

Dopo un secondo dal tempo zero erano nati i protoni e i neutroni. Dopo i primi tre minuti i protoni (nuclei atomici di idrogeno) e i neutroni, che turbinavano all’impazzata a causa dell’altissima temperatura, incominciarono a urtarsi e ad aggregarsi, dando origine a nuclei atomici di elio. Era il momento della nucleosintesi primordiale, ovvero di una immensa serie di reazioni termonucleari che dureranno circa 4 minuti.

Dopo sette minuti la temperatura scende e la fusione s’interrompe. La materia dell’universo era costituita per il 75% da idrogeno e per il 25% di elio, più, forse, con qualche minima traccia di litio e berillio. A causa dell’alta temperatura, gli elettroni erano slegati dai nuclei atomici. I raggi luminosi, pertanto, continuavano a rimbalzare su di essi, senza riuscire a muoversi liberamente. L’universo era opaco, i fotoni prigionieri.

Ci vorranno 380.000 anni per far raggiungere all’Universo le dimensioni della nostra galassia, la Via Lattea. La temperatura scese sotto i 3000 °C, gli elettroni furono catturati dai nuclei atomici e il gas che lo riempiva divenne trasparente. Oggi la radiazione emessa da quel gas a 3000 °C continua ad arrivarci, da ogni direzione. Ma a causa dell’espansione dell’universo, si è indebolita ed ora si trova sotto forma di microonde, emesse da un gas a −270 °C. Essa è il resto fossile dell’universo dei primi 380˙000 anni: è la radiazione cosmica di fondo.

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