Visualizza Versione Completa : I primi istanti dopo il Big Bang
Ho un dubbio che si è insinuato dentro di me leggendo più volte la parte del libro L'infinito Teatro del Cosmo dedicata ai primi istanti di vita dell'Universo.
Innanzitutto, non mi è molto chiara la dinamica degli eventi in cui l'unica energia iniziale si scinde nelle 4 interazioni. La prima a scindersi è la forza di gravità, c'è qualche ragione o necessità per la quale questa fosse la prima interazione fondamentale?E come ne siamo a conoscenza?
Inoltre ho compreso che un'interazione davvero fondamentale è quella forte, che consente di stabilizzare i nuclei atomici e di costruire particelle come protoni. Detto ciò, durante la fase della battaglia tra materia e antimateria, se la battaglia fu tra protoni e antiprotoni essenzialmente (tenendo fuori gli elettroni che sono leptoni, per semplicità...) allora significa che l'interazione forte già esisteva! Però sembra che nella catena degli eventi i quark hanno iniziato a costituire materia solo dopo che questa materia barionica ha prevalso sull'antimateria. Quindi gli scontri e gli annichilimenti erano anche tra quark e antiquark?
Forse le domande sono troppo specialistiche per lo scopo divulgativo del libro, ma mi solleticano la mente da un po', grazie :)
Red Hanuman
17-06-2012, 00:26
Ho un dubbio che si è insinuato dentro di me leggendo più volte la parte del libro L'infinito Teatro del Cosmo dedicata ai primi istanti di vita dell'Universo.
Innanzitutto, non mi è molto chiara la dinamica degli eventi in cui l'unica energia iniziale si scinde nelle 4 interazioni. La prima a scindersi è la forza di gravità, c'è qualche ragione o necessità per la quale questa fosse la prima interazione fondamentale?E come ne siamo a conoscenza?
Allora.... Vai proprio sul complicato!
Mettiamola così: esiste un'insieme di teorie che va sotto il nome di "Teoria della Grande Unificazione", in inglese ridotto a GUT.
La GUT è concepita come un'estensione del "modello standard" e punta all'unificazione delle forze fondamentali. L'idea di base è che ci sia un "gruppo di simmetria" (o "gruppo di Gauge") che regoli le interazioni delle forze fondamentali. Il "gruppo di simmetria" è un'entità matematica che consente di eseguire delle trasformazioni di oggetti in maniera tale che il risultato finale abbia lo stesso aspetto di quello iniziale. Per oggetti intendo figure geometriche o equazioni.
La simmetria è necessaria, perché altrimenti le leggi fisiche sarebbero in grado di variare in continuazione il loro risultato, e quindi non sarebbero uguali nello spazio e nel tempo. Non ci sarebbero leggi, insomma, ma caos.
Già sto complicando troppo le cose, fermiamoci qui.
Sta di fatto che la GUT prevede che le forze si unifichino all'aumentare delle temperature (e quindi delle energie) in gioco. Questo vuol dire che fino a pochi istanti dopo il big bang le forze erano unite in un'unica "macroforza".
Dopodiché, la prima forza che si pensa si sia separata delle altre è quella di gravità, a seguire la nucleare forte e per ultime si separarono la nucleare debole e l'elettromagnetica.
Per ottenere questa divisione, occorre che la simmetria in qualche modo si rompa.
Non chiedermi di più, perché si va a discutere di matematica molto complessa....
Meglio chiedere ad Enzo...
Inoltre ho compreso che un'interazione davvero fondamentale è quella forte, che consente di stabilizzare i nuclei atomici e di costruire particelle come protoni. Detto ciò, durante la fase della battaglia tra materia e antimateria, se la battaglia fu tra protoni e antiprotoni essenzialmente (tenendo fuori gli elettroni che sono leptoni, per semplicità...) allora significa che l'interazione forte già esisteva! Però sembra che nella catena degli eventi i quark hanno iniziato a costituire materia solo dopo che questa materia barionica ha prevalso sull'antimateria. Quindi gli scontri e gli annichilimenti erano anche tra quark e antiquark?
Forse le domande sono troppo specialistiche per lo scopo divulgativo del libro, ma mi solleticano la mente da un po', grazie :)
All'inizio si pensa che, dopo una fase di energia elevatissima, la temperatura sia scesa abbastanza da lasciar formare quark e antiquark, tenuti a mollo in un mare di gluoni. Sempre a causa delle temperatura, però, gli scontri tra le particelle erano troppo forti per lasciare formare le particelle elementari che conosciamo oggi, per cui quark e antiquark si formavano e si distruggevano in continuazione.
Quando la temperatura è scesa a sufficienza quark e antiquark si sono uniti tramite la forza forte, e si sono formati gli adroni, che sono essenzialmente protoni, neutroni, pioni e kaoni (ce ne sono altre) con le loro anti particelle.
Adroni e anti adroni hanno cominciato ad annichilirsi a vicenda, ma deve essere intervenuta una rottura di simmetria, perché una parte residua degli adroni è rimasta....
Spero di non aver fatto errori.... E di non aver portato altra confusione....;)
Allora.... Vai proprio sul complicato!
Mettiamola così: esiste un'insieme di teorie che va sotto il nome di "Teoria della Grande Unificazione", in inglese ridotto a GUT.
La GUT è concepita come un'estensione del "modello standard" e punta all'unificazione delle forze fondamentali. L'idea di base è che ci sia un "gruppo di simmetria" (o "gruppo di Gauge") che regoli le interazioni delle forze fondamentali. Il "gruppo di simmetria" è un'entità matematica che consente di eseguire delle trasformazioni di oggetti in maniera tale che il risultato finale abbia lo stesso aspetto di quello iniziale. Per oggetti intendo figure geometriche o equazioni.
La simmetria è necessaria, perché altrimenti le leggi fisiche sarebbero in grado di variare in continuazione il loro risultato, e quindi non sarebbero uguali nello spazio e nel tempo. Non ci sarebbero leggi, insomma, ma caos.
Già sto complicando troppo le cose, fermiamoci qui.
Sta di fatto che la GUT prevede che le forze si unifichino all'aumentare delle temperature (e quindi delle energie) in gioco. Questo vuol dire che fino a pochi istanti dopo il big bang le forze erano unite in un'unica "macroforza".
Dopodiché, la prima forza che si pensa si sia separata delle altre è quella di gravità, a seguire la nucleare forte e per ultime si separarono la nucleare debole e l'elettromagnetica.
Per ottenere questa divisione, occorre che la simmetria in qualche modo si rompa.
Non chiedermi di più, perché si va a discutere di matematica molto complessa....
Meglio chiedere ad Enzo...
Grazie Red per la risposta, non mi aspettavo fosse così faticosa, scusami...:hm:
Comunque, credo di aver intuito che si cerca di attribuire le 4 interazioni alle quattro, diciamo, "trasformazioni" di un fenomeno che di per sé non muta ed è immutabile (altrimenti regnerebbe il caos), ed è quindi simmetrico. Non ti chiedo di più, semmai ci penserà Enzo a darmi qualche dritta. Comunque cercherò di approfondire un po' da solo, visto che è molto complessa come questione e credo esuli dallo scopo di questo sito divulgativo. Ma ti ringrazio davvero tanto per la dritta ;)
All'inizio si pensa che, dopo una fase di energia elevatissima, la temperatura sia scesa abbastanza da lasciar formare quark e antiquark, tenuti a mollo in un mare di gluoni. Sempre a causa delle temperatura, però, gli scontri tra le particelle erano troppo forti per lasciare formare le particelle elementari che conosciamo oggi, per cui quark e antiquark si formavano e si distruggevano in continuazione.
Quando la temperatura è scesa a sufficienza quark e antiquark si sono uniti tramite la forza forte, e si sono formati gli adroni, che sono essenzialmente protoni, neutroni, pioni e kaoni (ce ne sono altre) con le loro anti particelle.
Adroni e anti adroni hanno cominciato ad annichilirsi a vicenda, ma deve essere intervenuta una rottura di simmetria, perché una parte residua degli adroni è rimasta....
Spero di non aver fatto errori.... E di non aver portato altra confusione....;)
Sei stato invece chiarissimo e conciso. Era come sospettavo, quindi, è come se ci fossero state due fasi nella battaglia materia-antimateria: quella in cui l'energia era altissima (e non si era formata ancora la forza forte, almeno io l'ho intuita così dal libro, però se mi dici che c'erano già i gluoni, presumo quindi che già esiste questa interazione! Alla fine i gluoni sono i messaggeri che si scambiano i quark...) e quella dopo la fase di inflazione, in cui la temperatura è scesa e la forza forte si è separata dalle altre due, andando a formare gli adroni, tra i quali si annichilivano protoni e antiprotoni.
Red Hanuman
17-06-2012, 08:57
Grazie Red per la risposta, non mi aspettavo fosse così faticosa, scusami...:hm:
Comunque, credo di aver intuito che si cerca di attribuire le 4 interazioni alle quattro, diciamo, "trasformazioni" di un fenomeno che di per sé non muta ed è immutabile (altrimenti regnerebbe il caos), ed è quindi simmetrico. Non ti chiedo di più, semmai ci penserà Enzo a darmi qualche dritta. Comunque cercherò di approfondire un po' da solo, visto che è molto complessa come questione e credo esuli dallo scopo di questo sito divulgativo. Ma ti ringrazio davvero tanto per la dritta ;)
Non hai da ringraziarmi, anche perché ti ho dato un'informazione.... Inesatta!:oops: (Debbo evitare di rispondere a sera tardi, con la mente annebbiata dal sonno....)
La GUT, come te l'ho descritta, riesce a unificare tre delle quattro forze, ma il problema grosso è l'inclusione delle interazioni forte, debole ed elettromagnetica con la gravità.
Quindi, esiste un'ulteriore livello teorico, che si basa sempre sulle considerazioni della GUT ed è una sua estensione, che si sforza di unificare tutto. Sono le famose teorie del tutto, ToE in inglese.
Le principali teorie proposte sono la teoria delle stringhe (e la sua evoluzione, la M-teoria) e la teoria della gravità quantistica a loop.
Essenzialmente, dunque, la gravità è la prima delle forze che si pensa si sia separata perché è la più difficile da unificare.
Visto che nella GUT le tre forze sembra si unifichino ad alte energie, si pensa che anche la gravità converga in un'unica forza a energie ancora più alte.
Sei stato invece chiarissimo e conciso. Era come sospettavo, quindi, è come se ci fossero state due fasi nella battaglia materia-antimateria: quella in cui l'energia era altissima (e non si era formata ancora la forza forte, almeno io l'ho intuita così dal libro, però se mi dici che c'erano già i gluoni, presumo quindi che già esiste questa interazione! Alla fine i gluoni sono i messaggeri che si scambiano i quark...) e quella dopo la fase di inflazione, in cui la temperatura è scesa e la forza forte si è separata dalle altre due, andando a formare gli adroni, tra i quali si annichilivano protoni e antiprotoni.
L'era dei quark è successiva alla separazione delle quattro forze fondamentali.
Alcuni fanno coincidere l'inizio dell'inflazione a questa era; altri alla era precedente, quando si sono separate forza forte e forza elettrodebole.
Non hai da ringraziarmi, anche perché ti ho dato un'informazione.... Inesatta!:oops: (Debbo evitare di rispondere a sera tardi, con la mente annebbiata dal sonno....)
La GUT, come te l'ho descritta, riesce a unificare tre delle quattro forze, ma il problema grosso è l'inclusione delle interazioni forte, debole ed elettromagnetica con la gravità.
Quindi, esiste un'ulteriore livello teorico, che si basa sempre sulle considerazioni della GUT ed è una sua estensione, che si sforza di unificare tutto. Sono le famose teorie del tutto, TOE in inglese.
Le principali teorie proposte sono la teoria delle stringhe (e la sua evoluzione, la M-teoria) e la teoria della gravità quantistica a loop.
Essenzialmente, dunque, la gravità è la prima delle forze che si pensa si sia separata perché è la più difficile da unificare.
Visto che nella GUT le tre forze sembra si unifichino ad alte energie, si pensa che anche la gravità converga in un'unica forza a energie ancora più alte.
Ho capito! Gli esperimenti con l'LHC servivano proprio a trovare questa forza fondamentale unificata?Si è riuscito a dimostrare qualcosa?
L'era dei quark è successiva alla separazione delle quattro forze fondamentali.
Alcuni fanno coincidere l'inizio dell'inflazione a questa era; altri alla era precedente, quando si sono separate forza forte e forza elettrodebole.
Ok, ora è ancora più chiaro, grazie :)
Red Hanuman
17-06-2012, 14:30
Ho capito! Gli esperimenti con l'LHC servivano proprio a trovare questa forza fondamentale unificata?Si è riuscito a dimostrare qualcosa?
Purtroppo, i livelli energetici a cui le forze si unificano sono talmente alti da essere praticamente irraggiungibili.
LHC sta studiando l'origine dalla massa delle particelle, in particolare si suppone che la massa delle particelle nasca dall'interazione delle stesse con il campo di Higgs, a cui dovrebbe essere associata una particella mediatrice, il cosiddetto "bosone di Higgs", familiarmente chiamata "la particella di Dio". Per adesso, su questo argomento non ci sono conferme, ma i dati sembrano essere molto promettenti.
Si cercano anche conferme della teoria della supersimmetria (il che consiste nell'individuare le particelle super partner delle particelle che conosciamo), dell'esistenza di dimensioni aggiuntive a quelle note (il che permetterebbe di discriminare le varie teorie delle stringhe) e si cerca pure di stabilire le caratteristiche della violazione della simmetria cp (il che ha permesso alla materia di prevalere sull'antimateria).
In fine, naturalmente l'esperimento consentirà di conoscere meglio le particelle che già conosciamo.;)
Ok, ora è ancora più chiaro, grazie :)
Grazie a te! E scusa dell'errore.... :cry:
Purtroppo, i livelli energetici a cui le forze si unificano sono talmente alti da essere praticamente irraggiungibili.
LHC sta studiando l'origine dalla massa delle particelle, in particolare si suppone che la massa delle particelle nasca dall'interazione delle stesse con il campo di Higgs, a cui dovrebbe essere associata una particella mediatrice, il cosiddetto "bosone di Higgs", familiarmente chiamata "la particella di Dio". Per adesso, su questo argomento non ci sono conferme, ma i dati sembrano essere molto promettenti.
Si cercano anche conferme della teoria della supersimmetria (il che consiste nell'individuare le particelle super partner delle particelle che conosciamo), dell'esistenza di dimensioni aggiuntive a quelle note (il che permetterebbe di discriminare le varie teorie delle stringhe) e si cerca pure di stabilire le caratteristiche della violazione della simmetria cp (il che ha permesso alla materia di prevalere sull'antimateria).
In fine, naturalmente l'esperimento consentirà di conoscere meglio le particelle che già conosciamo.;)
Se ho capito bene, questo campo deve esistere come corollario dei modelli matematici che che stanno alla base del gruppo di simmetria. Questo bosone di Higgs sarebbe un po' il messaggero col quale questa interazione fondamentale si esprime.
Sì, avevo sentito delle varie teorie delle stringhe, e della supergravità. Un mio amico matematico però storceva un po' il naso per queste speculazioni matematiche. A mio avviso sono comunque fondamentali, anche se non abbiamo ancora evidenze scientifiche alla base... (prendiamo per esempio le leggi di Newton...non si sapeva quasi nulla della forza di gravità, eppure le leggi rimangono valide anche oggi approssimativamente, si avvicinano molto alla realtà).
Grazie a te! E scusa dell'errore.... :cry:
Mi hai dato pazientemente delle spiegazioni davvero complesse e ringraziarti è il minimo, non scusarti..:razz:
Una domanda, forse stupida, a cui non riesco a trovare una risposta è come mai nei primi istanti dopo il Big Bang sono spuntate fuori particelle massive e altre non dotate di massa (come i fotoni). Questo ipotetico campo di Higgs si sarebbe formato una frazione di secondi dopo il Big Bang e avrebbe donato massa alla materia. Banalmente, perchè i bosoni di Higgs e, quindi, questo campo non interagirebbero con alcune particelle elementari?
Red Hanuman
05-07-2012, 19:43
Una domanda, forse stupida, a cui non riesco a trovare una risposta è come mai nei primi istanti dopo il Big Bang sono spuntate fuori particelle massive e altre non dotate di massa (come i fotoni). Questo ipotetico campo di Higgs si sarebbe formato una frazione di secondi dopo il Big Bang e avrebbe donato massa alla materia. Banalmente, perchè i bosoni di Higgs e, quindi, questo campo non interagirebbero con alcune particelle elementari?
Qui ci vuole Enzo. Per quanto ho capito io, il problema è scindibile i due domande:
1) Come mai il modello standard non prevede particelle massive?
2) Come mai solo alcune particelle hanno massa o altre no? (Nel senso: com'è che non sono tutte massive o tutte senza massa?)
Una soluzione trovata era appunto il campo di Higgs col suo bosone mediatore. Il campo di Higgs è stato pensato proprio in maniera tale da rompere la simmetria e da spiegare perché solo alcune particelle hanno massa e alte no.
Il perché iniziale (perché proprio così e non in un'altro modo), mi sa che è ancora un mistero.
Sicuramente, lo è per me.....;)
Qui ci vuole Enzo. Per quanto ho capito io, il problema è scindibile i due domande:
Il campo di Higgs è stato pensato proprio in maniera tale da rompere la simmetria e da spiegare perché solo alcune particelle hanno massa e alte no.
Il perché iniziale (perché proprio così e non in un'altro modo), mi sa che è ancora un mistero.
Sicuramente, lo è per me.....;)
Credo,ma non ne sono assolutamente certo, che sia un problema delle equazioni del modello standard. Tutto torna e funziona perfettamente solo se nei modelli matematici assumi che la massa della materia sia pari a 0. Probabilmente ci sarà dell'altro che non sappiamo, ma io l'ho capita così...
Red Hanuman
05-07-2012, 19:58
Credo,ma non ne sono assolutamente certo, che sia un problema delle equazioni del modello standard. Tutto torna e funziona perfettamente solo se nei modelli matematici assumi che la massa della materia sia pari a 0. Probabilmente ci sarà dell'altro che non sappiamo, ma io l'ho capita così...
Pare anche a me che sia così. Probabilmente, dipende dalla normalizzazione delle equazioni....:confused:
Huniseth
06-07-2012, 13:08
:cry::rolleyes::ninja:
:cry::rolleyes:
scusa...non ho capito queste facce :confused::biggrin:
Andrea I.
15-07-2012, 10:56
io la butto li : personalmente credo che la attuale confusione derivi dal fatto che esistono manifestazioni del fenomeno che chiamiamo "energia" che al momento non siamo ancora capaci di osservare o comprendere.
La cosa fenomenale, almeno secondo me, é la tendenza di queste particelle a crearsi un ruolo e mantenerlo nel tempo, non é fuori luogo (é una sparata grossa, ma mi intriga) considerarla una forma di intelligenza.
Per questo mi ha entusiasmato parecchio la eventuale conferma dell'esistenza del "bosone maledetto".
La ricerca dei "ruoli" mancanti, probabilmente, é la strada giusta per capire il tutto.
Powered by vBulletin® Version 4.2.5 Copyright © 2024 vBulletin Solutions Inc. All rights reserved.