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Titolo: Universo e cosmologia

Ciao a tutti!!
Chi scrive e' uno studente fondamentalmente ignorante in materia di fisica,
che vi chiede, se possibile, di chiarire alcuni dubbi ed alcune curiosita'
personali in merito alla natura e al destino dell'universo.
1) L'universo e' finito, correggetemi se sbaglio. Mi pare che ci sia anche
chi ha tentato di determinare la FORMA dell'universo. Qualcuno mi puo' dare
qualche ragguaglio?
2) L'universo e' finito e si sta espandendo. Se si espande, pero', vuol dire
che esso e' all'interno di un "contenitore" piu' grande di lui, nell'ambito
del quale esso si sta allargando! Ma non e' forse "universo" anche questo
contenitore (se esiste)?
3) L'unverso si sta espandendo. Su ciascun corpo, pero', agisce, per quanto
grande o piccola possa essere, l'attrazione gravitazionale degli altri
corpi. Quindi, non essendo presente (almeno secondo le mie conoscenze)
alcuna forza che spinga i corpi ad allontanarsi, essi si allontanano sempre
piu' lentamente, finche' prima o poi si fermeranno invertendo il loro moto!
E' giusto un ragionamento del genere oppure c'e' qualche ragione che
impedisca il verificarsi di queste circostanze?
Spero che questa mia lettera susciti una piccola ma costruttiva discussione,
in modo da chiarire questi concetti che probabilmente possono apparire
banali per un esperto di fisica, ma che per me non lo sono affatto.
Grazie.
Ciao !!
  Davide
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     Davide Bedogni
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 c'e' chi sostiene che valga 100 Km/s * MPc.
 
La costante di Hubble si misura in Km/s / Mpc e non in 100 Km/s * MPc
Infatti il prodotto della costante di Hubble per una distanza da' una
velocita' e quindi la dimensione della costante deve essere il rapporto
tra una velocita' ed una distanza.
-- 
Diego Passuello
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
I.N.F.N. Sez. di Pisa

- i neutrini hanno una massa
Mi pare di aver sentito anche queste:
- il vuoto cosmico non e' vuoto (polvere a parte), ma e' un vuoto
quantico che possiede una sua massa.
- l'antimateria non sarebbe quasi assente dall'universo, ma presente
in quantita' ben superiore alla materia; essa pero' e' invisibile
perche' non interagisce con la luce.
(mi sa pero' che questa viene da un romanzo di fantascienza... :)
Infine, domanda da profano.
Premessa: ho sentito dire che la proporzione stimata tra antimateria e
materia nell'universo e' di 1 su tot-milioni (non ricordo bene) e la
spiegazione di questa enorme disparita' sarebbe semplicemente che lo
squilibrio percentuale iniziale era molto piccolo, ma e' diventato
enorme dopo che la maggior parte di materia e antimateria si e'
annichilata producendo radiazione (1), per cui la maggior parte della
massa-energia oggi e' sotto forma di radiazione.
La domanda (ingenua) e': ma gli astrofisici tengono conto della
radiazione nel computo della massa dell'universo?
(1) Esempio:
situazione iniziale
materia:	101000000
antimateria:	100000001
eccesso di materia: 1% circa
annichilazione di 100000000 di coppie di particelle
materia-antimateria...
situazione finale
materia:	  1000000
antimateria:	        1
eccesso di materia: 10000%
----------------------------------------------------------------------
Marco Coletti
Network Administrator, Webmaster, Computer Consultant
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----------------------------------------------------------------------


Il modello standard del big-bang non richiede necessariamente un parametro
di densità Omega=1.
In realtà questa è una conseguenza più che altro delle teorie inflazionarie,
proposte inizialmente per spiegare la mancanza di fluttuazioni di una certa
entità nel fondo di radiazione a microonde.
Ciao, Raskolnikof


Assolutamente sì. Il fatto è che il contributo della radiazione alla densità
attuale dell'universo è trascurabile.
E in effetti si parla proprio per questo di "era dominata dalla materia".
Immediatamente dopo il big-bang e per qualche tempo dopo era esattamente il
contrario e per quel periodo si parla infatti di "era dominata dalla
radiazione".  Questo fatto dipende dal diverso andamento del contributo
della materia e della radiazione alla densità dell'universo. Nel primo caso
vi è una dipendenza dall'inverso del cubo del fattore di scala
dell'espansione, nel secondo caso la dipendenza è dall'inverso della quarta
potenza.
Ciao, Raskolnikof

La costante di Hubble si misura in Km/s / Mpc e non in 100 Km/s * MPc
Mannaggia alle formule scritte in ASCII...
Hai ragione, da come l'ho scritta potrebbe sembrare che il MPc sia nel
posto sbagliato.
Pero' anche da come l'hai scritta tu non si capisce molto bene...
Forse sarebbe meglio usare le parentesi.
--
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via Mailgate Server - 
http://www.mailgate.org

 
Forse sarebbe meglio, ma non necessario. Quando si ha a che fare con operatori
che hanno la stessa priorita', come gli operatoti "/" e "*", le formule possono
risultare ambigue: per es. a/b*c potrebbe essere interpretata come (a/b)*c oppure
come a/(b*c), espressioni che producono purtroppo risultati differenti. Per
ovviare a questa ambiguita', agli operatori utilizzati nelle formule viene assegnata,
oltre alla priorita', anche una assiociativita'. Salvo poche eccezioni, tutti gli
operatori sono associativi da sinistra a destra, ossia in caso di ambiguita' con
operatori della stessa precedenza, si eseguono prima le operazioni che stanno a
sinistra nella formula e si prosegue cosi' verso destra.


della materia e della radiazione alla densità dell'universo.
Da questa descrizione sembra che l'immensa quantita' di radiazione
sprigionatasi con l'annichilimento iniziale di materia e antimateria si sia
poi ri-trasformata di nuovo in materia. Altrimenti non si spiega come mai la
radiazione oggi sia trascurabile rispetto alla materia.
Sbaglio?
Ciao,
Duca Volgare
_________________________________
Three vermilion snakes of female face
The smallest motion filled with grace


Sbagli. non c'è stata nessuna riconversione "cosmologica" di radiazione in
materia. Quando io parlo di diverso andamento delle densità di energia e di
materia mi riferisco al fattore di scala dell'espansione o se vuoi al tempo.
Con l'espansione si determina un naturale effetto di diluizione del
contenuto dell'universo: galassie, ammassi, superammassi, fotoni, ecc. Ora
il fatto è che la diluizione della radiazione, fotoni e particelle
relativistiche, è più efficiente della diluizione della materia, particelle
non relativistiche, polvere e strutture materiali alle varie scale.
Questo risultato si ricava dalle equazioni di Einstein applicate ad un
modello di universo omogeneo ed isotropo.
Formulando opportune ipotesi si ottiene che la densità di materia varia come
l'inverso del cubo  e la densità di materia come l'inverso della quarta
potenza del fattore di scala.
Quindi se il fattore di scala raddoppia la densità di materia si riduce a un
ottavo e la densità di radiazione a un sedicesimo.
Intuitivamente la densità di materia diminuisce perché a seguito
dell'espansione dello spazio una stessa quantità di materia si distribuisce
in un volume più grande (occhio che per un universo aperto ciò non significa
che sta aumentando il volume totale dell'universo che è infinito!), da qui
la dipendenza dall'inverso del cubo del fattore di scala. La densità di
radiazione, oltre a questa diminuizione per diluizione del numero dei
fotoni, sperimenta un ulteriore drenaggio energetico, perché i fotoni
aumentano la loro lunghezza d'onda proporzionalmente al fattore di scala
diminuendo la loro energia. Lo stesso fenomeno fa sì che la temperatura
della radiazione di fondo sia oggi di appena 2.75 K mentre ad esempio
all'epoca in cui essa si è formata (cioè all'epoca in cui si è disaccoppiata
dalla materia per fluire liberamente fino a noi) era "roughly" 3000 K.
Ciao, Raskolnikof

Volevo fare una domanda:
 ho sentito che esistono dei tentativi teorici di inserire un termine di
*sorgente* nella equazione di continuita' della energia (quella che si
ottiene prendendo la divergenza del tensore energia-impulso): questo
termine tiene conto, anche se solo semiempiricamente (e' per cosi' dire
*messo a mano*), del *decadimento del vuoto*, che cede energia alla
materia.
In pratica viene considerato l'universo come un sistema
*termodinamicamente aperto*, che scambia energia con il campo di vuoto
(credo che si tenga conto solo del vuoto e.m.).
Qualcuno mi sa spiegare come viene trattato un problema del genere (come
ne viene impostata la termodinamica, etc., ) e, soprattutto, come e' stato
finora trattato ?
     grazie per lattenzione
                        bye    mr


  Ciao, io mi occupo proprio di questo genere di cose (da un punto
  di vista matematico piu' che altro) ma di quanto dici non ne ho
  mai sentito parlare. Che io sappia, che il tensore energia impulso 
  si conservi e' una delle poche cose certe in relativita' generale
  mettendoci dentro anche (per quello che si riesce a dire) la
  teoria quantistica.
  Non e' che ti viene in mente dove hai sentito queste cose? Anche
  vagamente, magari riesco ad informarmi.
  Ciao, Valter
-- 
-----------------------------
 Valter Moretti, 
 Department of Mathematics 
 and INFN, Trento University

   di vista matematico piu' che altro) ...
[snip]


 wrote:
PS Per Valter :
       per la precisione, che cosa fai di bello (o di brutto ?)
        (e che significa *da un punto di vista matematico
         piu' che altro*  ?).
Prima di tutto grazie per gli esaurienti riferimenti e commenti,
magari ci daro' un'occhiata. Se e' stato pubblicato su Class. Quant.
Grav. e' un'articolo serio, al momento credo sia la migliore
rivista di fisica della gravita' classica e quantistica.
Riguardo a me, allora io mi sono laureato con una tesi in cromodinamica
(sostanzialmente), poi ho preso un dottorato in
fisica teorica in teoria dei campi quantistici in varieta' curve,
poi sono stato ricercatore a contratto in un istituto di fisica
nucleare occupandomi della stessa cosa, infine, ho tradito la fisica
e sono diventato post doc in un dipartimento di matematica dove
mi occupo di *aspetti matematici* della teoria dei campi quantistica
in spaziotempo curvo. Di fatto ultimamente mi sono occupato
di calcolare lo stress tensor ad one-loop (rinormalizzato) tramite
procedure rigorose di continuazioni analitiche dette di zeta-function.
Quando ero "fisico" piu' che altro mi sono occupato della teoria dei
campi a temperatura finita in presenza di gravita' (rel gen) e relazioni
con l'entropia dei buchi neri...
Ciao, Valter


PS Per Valter :
       per la precisione, che cosa fai di bello (o di brutto ?)
        (e che significa *da un punto di vista matematico 
         piu' che altro*  ?).
Prima di tutto grazie per gli esaurienti riferimenti e commenti,
magari ci daro' un'occhiata. Se e' stato pubblicato su Class. Quant.
Grav. e' un'articolo serio, al momento credo sia la migliore
rivista di fisica della gravita' classica e quantistica. 
Riguardo a me, allora io mi sono laureato con una tesi in cromodinamica
(sostanzialmente), poi ho preso un dottorato in
fisica teorica in teoria dei campi quantistici in varieta' curve,
poi sono stato ricercatore a contratto in un istituto di fisica
nucleare occupandomi della stessa cosa, infine, ho tradito la fisica
e sono diventato post doc in un dipartimento di matematica dove
mi occupo di *aspetti matematici* della teoria dei campi quantistica
in spaziotempo curvo. Di fatto ultimamente mi sono occupato
di calcolare lo stress tensor ad one-loop (rinormalizzato) tramite
procedure rigorose di continuazioni analitiche dette di zeta-function.
Piu' che altro mi sono occupato della teoria a temperatura finita, e 
anche in presenza di buchi neri (radiazione di Hawking).
Ma poi mi sono scocciato per vari motivi, anche per l'assalto
degli stringaioli di questi ultimi anni. A me la teoria delle
superstringhe non convince (ne so pochissimo per cui non faccio 
testo, non ti fidare)...e sono passato ad occuparmi di questioni piu'
matematiche.
Se ti interessa qualcosa di piu' specifico fai una ricerca
su SPIRES a mio nome, riguardo ai miei lavori.
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