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La radiazione di fondo (CMB - fondo cosmico a microonde).

Arno Penzias e Robert Wilson, ingegneri di una compagnia telefonica statunitense, scoprirono casualmente, nel 1964, la radiazione cosmica di fondo (CMB - fondo cosmico a microonde) mentre lavoravano  con un nuovo tipo di antenna satellitare; si trattava di uno strumento derivato dai sistemi radar militari messi a punto dai Bell Labs durante la guerra, ovvero di un'antenna a tromba costruita nel 1942 e successivamente modificata nel 1960, con un radiometro differenziale per microonde che puntava i satelliti per telecomunicazioni Echo-1 e Telstar  e che aveva la forma di un orecchio.

Il loro compito era di regolare l'antenna per  eliminare i  segnali di disturbo che impedivano una buona ricezione dai satelliti. I due captarono un rumore di origine ignota, un disturbo con frequenze caratteristiche delle microonde e di intensità costante. Pensando che la strumentazione (un'antenna a corno di qualche metro di lunghezza) non funzionasse bene, lavorarono per correggere eventuali difetti, sfrattando anche una coppia di piccioni che aveva fatto dell'antenna la loro casa; tuttavia i disturbi erano ancora presenti,  anche dopo aver mandato via i piccioni per la seconda volta (qualcuno dice che la coppia sparì in seguito ad un arrosto di piccione).
Le interferenze sembravano inoltre  provenire da tutte le direzioni compreso lo spazio. Ignari della natura del fenomeno, i due si rivolsero a Robert Dicke della Princeton University, il quale si rese immediatamente conto che quel rumore altro non era che la radiazione cosmica di fondo ipotizzata negli anni quaranta dall'astrofisico George Gamow.

Dicke e Peebles, proprio in quel periodo, stavano studiando alcuni dati che riguardavano la teoria del Big Bang, formulata nel 1931, da Georges Lemaître, fisico e sacerdote cattolico belga, dopo l'osservazione di Hubble (1929) che le galassie si allontanavano da noi tanto più velocemente quanto più erano distanti (velocità di recessione); quella del Big Bang, in quel periodo, era una delle due teorie più accettate per spiegare l'origine dell'universo. Mancavano prove sperimentali, proprio quelle che casualmente i due radioastronomi avevano scoperto e che Gamow (1904-1968) aveva previsto nel 1948 assieme ad Alpher.

(Sopra: Anisotropia della CMB rilevata dal satellite COBE)

La teoria del Big Bang sosteneva che in uno stadio molto precoce  di formazione dell'universo, comunque meno di 380.000 anni dopo il Big Bang, materia e radiazione fossero connesse e in equilibrio termodinamico e che solo dopo tale periodo (disaccoppiamento) ciascuna delle due avrebbe seguito un percorso diverso: la materia avrebbe formato stelle, nebulose, galassie; la radiazione, invece, si sarebbe gradualmente raffreddata fino ad arrivare, oggi, ad una temperatura di circa 3K cioè -270°C, rivelabile nelle microonde.
Proprio quello che Penzias e Wilson avevano casualmente scoperto. Penzias e Wilson, per questa scoperta,  furono insigniti,  nel 1978,  del premio Nobel per la fisica.

Varie missioni come COBE, WMAP e PLANCK hanno studiato il CMB. Il satellite  Cobe, lanciato dalla Nasa il 18 novembre 1989, ha trovato che la radiazione di fondo ha uno spettro di corpo nero ad una temperatura di 2,726 kelvin, e delle anisotropie che possono spiegare l'origine di galassie ed ammassi.

Il satellite WMAP (qui a lato ultimi dati della CMB misurata), lanciato il 30 giugno 2001 ha calcolato l'età dell'universo in 13,73±0,12 miliardi di anni, con una costante di Hubble di 70,1±1,3 km·s−1·Mpc−1, una composizione del 4,6% di materia barionica ordinaria; 23% di materia oscura di natura sconosciuta, che non assorbe o emette luce; 72% di energia oscura la quale accelera l'espansione; infine meno dell'1% di neutrini.

Planck, satellite lanciato il 22 aprile 2009, osserverà le anisotropie del fondo cosmico a microonde su tutto il cielo con sensibilità e risoluzione finora mai raggiunte. Sinora Planck ha rilevato l'esistenza di una popolazione di galassie, altrimenti invisibili, a miliardi di anni indietro nel tempo: avvolte nella polvere, in esse si formavano stelle a un ritmo vorticoso, da 10 a 1000 volte più rapido di quello che possiamo osservare oggi nella nostra galassia. Si tratta di misure mai effettuate prima a queste lunghezze d'onda.
Opererà fra 30 e 857 GHz utilizzando i suoi due strumenti al fuoco di un telescopio di 1.5 m di diametro. In particolare, in 7 dei suoi 9 canali di frequenza (quelli fra 30 e 353 GHz) realizzerà le mappe delle anisotropie non solo in temperatura ma anche in polarizzazione. SITO DEL SATELLITE PLANCK.

Chi volesse approfondire può leggere i documenti completi o andare sui siti:
COBE, HUBBLE, WMAP e PLANCK, CMB