Cosa successe subito dopo il Big Bang?

universo

Universo primordiale

Si dice spesso che nei suoi primi momenti l’universo fosse in uno stato caldo e denso. Sebbene sia una descrizione ragionevolmente accurata, è anche piuttosto vaga.

Che cosa era esattamente caldo e denso? E in che stato si trovava? Per rispondere a questa domanda sono necessari sia complessi modelli teorici sia esperimenti ad alta energia nella fisica delle particelle.

Uno studio per capire di più

Secondo la fisica delle particelle e il modello cosmologico standard, la materia è apparsa entro il primo microsecondo dell’universo.

Si pensa che questa materia iniziale sia stata una densa ‘zuppa’ di quark che interagirono in un mare di gluoni. Questo stato della materia è noto come Plasma Quark-Gluon (QGP). Il comportamento di QGP è governato dalla forza forte, seguendo le leggi della cromodinamica quantistica (QCD).

Sebbene comprendiamo la QCD relativamente bene, la matematica della teoria è così complessa che è difficile da calcolare. Anche con i supercomputer più moderni, è difficile calcolare lo stato delle interazioni dense quark-gluone.

L’alternativa è usare il Large Hadron Collider al CERN: si fanno collidere particelle quasi alla velocità della luce per creare la zuppa di quark e gluoni per un breve momento.

La collaborazione ALICE ha esaminato questi tipi di collisioni per studiare non solo lo stato di QGP ma anche come il plasma si trasforma per formare adroni. I due tipi più comuni di adroni sono protoni e neutroni, che costituiscono i nuclei degli atomi.

Una delle loro sorprendenti scoperte è che il plasma di quark-gluone non si comporta come un gas denso, ma agisce come un liquido più analogo all’acqua. Di conseguenza, la sua densità complessiva è più ‘regolare’. Questa differenza è sottile, ma potrebbe contenere le chiavi per comprendere il cambiamento critico che probabilmente si è verificato nell’universo primordiale.

Un’improvvisa espansione

Nel modello cosmologico standard, l’universo primordiale ha subito un drammatico cambiamento di fase per trasformarsi nell’universo che vediamo oggi.

Prima del periodo QGP, l’universo ha avuto un periodo di espansione esponenziale. Quasi istantaneamente l’universo osservabile si espanse di un fattore 1026 e si raffreddò di un fattore 100.000. Questa espansione e il superraffreddamento hanno inaugurato il periodo QGP, quindi la comprensione del suo comportamento fluido ci aiuta a studiare quel periodo di transizione.

C’è ancora molto da imparare sull’universo primordiale. Studi come questi della collaborazione con ALICE sono cruciali per la nostra comprensione. Si spingono oltre i limiti della fisica delle alte energie e continuano a sorprenderci.

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>