09/05/16

Il primo secondo **

Le limitazioni della Scienza attuale non ci permettono ancora di arrivare a descrivere il momento “zero” dell’Universo, il Big Bang. Si ipotizza di essere in presenza di una singolarità, ossia di un punto senza dimensioni in cui è racchiusa tutta l’energia. Nemmeno si può sapere cosa abbia dato inizio all’espansione (ossia al vero e proprio Big Bang) ed è questo il punto fondamentale che contraddistingue Scienza e Religione. Ricordiamo ancora che il Big Bang NON è uno scoppio (perché come tale dovrebbe essere contenuto in qualcosa), ma di creazione ed espansione di spazio e tempo.

La Scienza accetta il fatto compiuto, la Religione invoca la presenza di un “via” dato dall’esterno. Non è nemmeno chiaro se “prima” (parlare di “prima”, quando il tempo ancora non esisteva, non è facile…) esistesse un qualcosa, come il vuoto quantico, dominato dal principio di Heisenberg, capace di creare e distruggere immediatamente bolle energetiche.

Comunque sia, il primo istante in cui la scienza inizia a descrivere qualcosa si riferisce a 10-43 secondi dopo il Big Bang. In altre parole, zero virgola quarantadue zeri e poi 1.

Da questo momento inizia quella che si chiama cosmologia quantistica. L’Universo è troppo piccolo perché si possa applicare la fisica normale e allora si ipotizza che in questo periodo tutto avvenga su scala subatomica.

Le “particelle” (anche se non ha senso chiamarle in questo modo dato che niente hanno a che fare con la fisica classica) – o se preferite i “quanti” – che vivono, hanno nomi strani che noi non conosciamo nella realtà presente. E’ il periodo in cui si deve utilizzare una fisica subatomica peculiare per descrivere le fasi dell’Universo. Esso è incredibilmente caldo, piccolo e denso. L’area occupata (con il nostro metro attuale) dovrebbe essere di 10-33 cm (pari a zero seguito da 32 zeri e poi 1 centimetri). Energia e massa sono inseparabili (per non dire “la stessa cosa”) ed esiste solo una forza unificata. La temperatura raggiunge 1032  Kelvin (o se volete anche gradi Celsius…la differenza è ben poca a quei livelli). La teoria della relatività non può assolutamente spiegare questa fase e ci vogliono teorie diverse.

Si deve perciò passare rapidamente da scala subatomica a scala atomica, perché è questo ciò che vediamo oggi. Ci vuole qualcosa di speciale e di sconvolgente: un’espansione enorme e velocissima, la cosiddetta inflazione. Nel giro di impercettibili frazioni di secondo l’Universo raddoppia le sue dimensioni un numero incredibile di volte. Durante questa rapidissima espansione la temperatura scende drasticamente. All’istante pari a 10-35 secondi dopo il Big Bang la materia si separa dall’energia. Nasce la materia barionica che è quella osservabile.

A 10-32 secondi dopo il Big Bang, l’Universo ha una grandezza di circa dieci centimetri ed è composto – forse – da un solo tipo di particelle. A 10-31 secondi l’Universo ha un diametro di trecento metri. Dalla particella unica si passa a quark, elettroni, fotoni, neutrini. La forza forte si stacca dalla forza debole. A 10-11 secondi la forza elettrodebole si divide in forza elettromagnetica e forza debole: le quattro forze sono ora distinte. Si crea anche l’antimateria che dovrebbe equiparare, come quantità, la materia. Le particelle si annichiliscono tra loro, ma “fortunatamente” sopravvivono particelle di materia che andranno a formare l’Universo in cui viviamo. A 10-11 secondi nasce la cosmologia delle particelle.

Questo è il limite a cui si può giungere con gli esperimenti di laboratorio come quelli del CERN. I fotoni sono abbondantissimi, ma la densità dell’Universo è troppo alta perché la luce possa filtrare. A 0.01 secondi nasce finalmente la cosmologia standard. Da questo momento le attuali conoscenze riescono a dare spiegazioni abbastanza precise.

L’espansione continua e la temperatura scende ancora. Le particelle subatomiche si uniscono insieme, formando neutroni e protoni. Allo scadere del primo secondo si formano probabilmente i nuclei degli elementi più leggeri, come l’idrogeno (soprattutto sotto la forma del suo isotopo deuterio), elio e litio. Si attua il processo della nucleo sintesi primordiale. L’Universo è però ancora troppo denso e caldo perché gli elettroni possano unirsi ai nuclei e creare gli atomi.

Il periodo più complesso e agitato è terminato. Poi le cose diventano più … tranquille.

Scusate la grande semplificazione che ho dovuto attuare. I più esperti non me ne vogliano e non comincino a “criticare” andando nei particolari: lo scopo dell’articolo è solo quello di cercare di dare uno schema di massima per affrontare letture più impegnative.

primo-secondo-big

9 commenti

  1. Mario Fiori

    Carisimo Enzo anche così , come dici tu, semplificata  la spiegazione è enormemente affascinante : immaginare quegli istanti così brevi ma così intensi è fantastico e ...inimmaginabile, figurati il prima , se così si può chiamare.

  2. caro Mario,

    l'Universo è così splendido che comunque lo descrivi rimane una meraviglia! tu arrivi sempre al nocciolo della questione :wink:

  3. AlexanderG

    Ciao,

    ormai sono diventato un lettore occasionale di "sottofondo" ;-)

    Ho lavorato prima in Olanda e poi a Milano;  ora dovrei essere finalmente riuscito a tornare a casa a Roma.

    Domanda: se ho capito bene, l'anti materia si è formata DOPO il Big Bang, non prima, corretto?

    Un carissimo saluto,

    Alex.

     

  4. Vedere le cose dalla parte di Dio probabilmente non ci riusciremo mai,siamo dentro la scatola e siamo pure fatti di cartone,le pareti apparenti sono (Attualmente per me e la mia fantasia,in attesa di precisazioni da parte dei miei amici maggiori)la velocità della luce e le masse/energie all' ennesima  potenza.Heisemberg sembra avere trovato il metro,pardon la coperta,sempre corta...tiri da una parte si scopre dall'altraLe entità quantistiche non sono permanentemente presenti nello spazio.Quando un entità viene rilevata in uno stato -non spaziale-viene trascinata o risucchiata nello spazio dal sistema di rilevamento.La posizione spaziale cioè -il luogo- di un entità microscopica,non esiste prima del processo di osservazione,ma viene creata nel corso del processo stesso di osservazione..
    A dire il vero,la posizione spaziale dell’entità microscopica nemmeno esiste subito dopo il processo di osservazione.Infatti è un processo di natura effimera.Lo so questa è MQ non c'entra niente o forse potrebbe anche no,pure il presente,bit di spaziotempo,e che sembra essere l'unica realtà è effimero.Il racconto di Enzo,anche se vestito di fantasia"Riflessione",nella sua essenza è corposo e merita una rilettura attenta,io lo trovo verosimile almeno quante altre "Teorie"di molti suoi colleghi .

  5. P.S.Ovviamente ho ben chiaro che prima del big bang non esisteva la MQ o il tessuto spazio temporale o qualsivoglia.

  6. caro Alex,

    felicissimo di risentirti! Lo sapevo che saresti tornato... Comunque, ricorda che qui hai sempre una seconda ... casa :-P

  7. In realtà, Gianni, il vuoto quantico, in cui le particelle giocavano con Heisenberg dovrebbe già esserci stato e proprio da un guizzo non rientrato si è scatenato il putiferio... :wink:

  8. AlexanderG

    Grazie Enzo :)

  9. Gianni Bolzonella

    Per mezzo della gravità o qualche altra forza attrattiva presente nell'universo,nel momento dell'osservazione da parte di una entità che è materia vs qualche altra entità non definita nello spazio che è energia quantizzata ma diffusa.Un campo dell'oggetto che fa la misura che la compatta,la modifica e la rende visibile :?: metti la calamita vicino e questa lavora(detto in modo fantasioso)

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