La radiazione cosmica di fondo

Se si estrapolano nel passato i moti delle galassie, si giunge dunque all’uovo cosmico che sarebbe esploso nel cosiddetto big bang (grande scoppio); questo evento segna l’origine dell’Universo.

Se la velocità di recessione delle galassie non è cambiata, il big bang è avvenuto un tempo di Hubble fa; in realtà, quasi certamente, tale velocità non è rimasta costante, ma ciò non contraddice il big bang, semplicemente ne sposta la data.

In questo modello cosmologico la radiazione cosmica di fondo è una conseguenza naturale delle condizioni primitive dell’Universo.

La parte più interessante di questa radiazione è compresa tra le lunghezze d’onda di 60 cm e 0,6 mm, con un massimo per, k = 1 mm: questa radiazione corrisponde a quella prodotta da un corpo alle temperature di 2,7 K (si usa pertanto dire che questa è la temperatura attuale dell’Universo).

lo stato iniziale doveva essere caratterizzato da temperature e densità infinite; gli atomi non esistevano ancora, c’erano esclusivamente particelle tra loro separate.

Gli elettroni liberi nello spazio diffondevano fotoni, e ciò consentiva il mantenimento dell’equilibrio termodinamico tra particelle e radiazioni.

Con l’espansione seguita al big bang, si verificò un raffreddamento. raggiunta la temperatura di 5000 K, si poterono formare i primi atomi, quindi diminuirono progressivamente gli elettroni liberi.

Spezzatosi l’equilibrio, la radiazione iniziò ad espandersi liberamente nello spazio, dapprima con lunghezza d’onda minore (corrispondente a temperatura maggiore); con il raffreddamento successivo si giunse alla temperatura di 2,7 k.

Già nel 1946 Gamow aveva previsto teoricamente l’esistenza di una radiazione di fondo di tipo termico, deducendola dal modello del big bang , e calcolò che essi avrebbe dovuto avere all’incirca una temperatura di 5 K, valore molto prossimo a quello poi effettivamente misurato.

Secondo la teoria del big bang, dunque, l’Universo nato da uno stato a densità infinita circa un tempo di Hubble fa; lo spazio, il tempo e tutta la materia dell’Universo furono creati in quell’istante.

Perciò non ha senso domandarsi che cosa ci fosse prima del big bang, perché il tempo viene computato a partire da quell’attimo; allo stesso modo non ha neppure senso domandarsi dove è avvenuto lo scoppio, poiché esso è avvenuto ovunque, essendo quell’Universo puntiforme l’intero Universo.