Inflazione cosmica e onde gravitazionali primordiali

La teoria dell'inflazione risolve alcuni problemi fondamentali posti dalla teoria standard dell'origine dell'universo, in particolare chiarisce perché l'universo è piatto e omogeneo quando secondo la cosmologia standard non lo dovrebbe essere (o meglio: lo potrebbe essere solo con probabilità molto bassa). Inoltre la teoria dell'inflazione spiega l'origine delle anisotropie della radiazione cosmica di fondo e in tal modo l'inflazione è responsabile anche dell'origine della struttura a grande scala dell'universo. La teoria inflazionaria presenta la possibilità di una conferma sperimentale. Alcune sue predizioni sono già state verificate e una forte prova era sembrata venire dall'esperimento BICEP2, ma per ora (novembre 2014) non c'è stata una conferma. Nello specifico, l'esperimento BICEP2 aveva dichiarato a marzo 2014 di aver rilevato nella radiazione cosmica di fondo il segnale di onde gravitazionali che potevano essere state provocate soltanto dall'inflazione. La presente tesi descrive gli aspetti classici (non quantistici) della teoria dell'inflazione, riporta i risultati relativi alla trattazione quantistica delle perturbazioni della radiazione cosmica di fondo e illustra la questione delle verifiche sperimentali della teoria dell'inflazione, dedicando particolare rilievo al recente esperimento BICEP2.

Cenni al modello del Big Bang, inflazione e materia oscura

La cosmologia ha come scopo lo studio di origine ed evoluzione dell’Universo, per averne una comprensione generale attraverso le leggi fisiche conosciute. Il modello del Big Bang, di cui si dà la descrizione teorica nel capitolo 1, è una delle formulazioni più recenti di teoria che mira a spiegare l’inizio e la successiva evoluzione dell’Universo, fino ad avanzare anche ipotesi sul suo destino futuro; è inoltre il modello generalmente accettato dalla comunità scientifica in quanto, di tutti i modelli proposti nel corso degli anni, è quello con più riscontri sperimentali e che meglio si trova in accordo con le osservazioni. I principali successi del modello vengono trattati nel capitolo 2. In particolare: si tratterà di redshift e legge di Hubble, collegati all’espansione dell’Universo, importante prova dell’attendibilità del modello del Big Bang; della radiazione cosmica di fondo, scoperta negli anni ’60 quasi per caso e poi ricondotta a ipotesi teoriche già avanzate anni prima nelle prime formulazioni del modello; della nucleosintesi primordiale, che spiega l’abbondanza attuale dei principali costituenti dell’Universo, H ed He, cosa che altrimenti non sarebbe spiegabile se si considerasse soltanto la formazione di tali elementi nelle stelle. Ovviamente anche questo modello, come si vede nel capitolo 3, non manca di problemi, a cui si è trovata una risoluzione parziale o comunque non definitiva; in questa sede tuttavia, per ragioni di spazio, tali problemi e la loro soluzione verranno soltanto accennati. Si accennerà al problema dell’Universo piatto e al problema dell’orizzonte, e a come essi possano essere spiegati introducendo il concetto di inflazione. Infine, nel capitolo 4, si accenna anche alla materia oscura, soprattutto per quanto riguarda le evidenze sperimentali che ne hanno permesso la scoperta e le prove successive che ne confermano l’esistenza. Tuttora ne ignoriamo natura e composizione, visto che a differenza della materia ordinaria non emette radiazione elettromagnetica, ma i suoi effetti gravitazionali sono evidenti ed è estremamente difficile che la sua esistenza possa essere messa in discussione.

Emissione di corpo nero e applicazioni astrofisiche

Elaborato scritto per la radiazione di corpo nero. Come applicazione astrofisica è stata analizzata la radiazione cosmica di fondo.

MOND e TeVeS: teorie alternative all'ipotesi di materia oscura

In questa tesi descriviamo due teorie, la MOND e la TeVeS, che si pongono come alternativa all’ipotesi dell’esistenza della materia oscura. Seguendo l’ordine storico degli eventi, nel primo capitolo presentiamo i dati sperimentali e le considerazioni teoriche che hanno convinto gli scienziati del ’900 che la massa osservata nell’Universo sia minore della massa dinamica inferita dalla fisica newtoniana e dalla Relatività Generale. Il primo tentativo di risolvere questo problema è consistito nell’ipotizzare l’esistenza di una materia non ancora osservata, divenuta nota come “materia oscura”. Affrontando le questioni sollevate dalle curve di rotazione delle galassie a spirale, dalla relazione di Tully-Fisher, dalla legge di Freeman e dalle fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo, vedremo come questa ipotesi si sia evoluta per tenere conto dei risultati sperimentali, a partire dal modello della sfera isoterma fino al modello ΛCDM, e i problemi che essa non risolve. Nel secondo capitolo descriviamo la MOND, una modifica della dinamica newtoniana nata con l’obiettivo di ridurre la quantità di materia oscura necessaria per descrivere l’Universo. Il problema della massa nascosta può, infatti, essere dovuto a un’incompleta comprensione delle leggi della fisica e, confrontando la MOND con i dati sperimentali presentati nel primo capitolo, vedremo come essa riesca a descrivere la dinamica su scale galattiche ed extragalattiche. Concluderemo il capitolo mostrando una densità di lagrangiana capace di riprodurre la formula fenomenologica della MOND. Per affrontare le questioni cosmologiche è necessario disporre di una teoria relativistica che recuperi la MOND nel limite di campo debole. Nel terzo capitolo trattiamo quindi la TeVeS, riportando le azioni che permettono di derivare le equazioni dei campi di tale teoria. Dopo averne studiato i limiti relativistici e non relativistici, accenneremo a come essa permetta di estendere il paradigma MOND in campo cosmologico.

Il problema cosmologico del 7Li - considerazioni nucleari ed esperimento n_TOF

La nucleosintesi primordiale descrive le reazioni che hanno formato i primi elementi leggeri (H, 2H, 3He, 4He, 7Li) e ci da una previsione sull'andamento delle loro abbondanze primordiali in funzione del rapporto barioni-fotoni η, unico parametro libero della teoria BBN. Questo parametro è stato fissato dal momento in cui la sonda WMAP è stata lanciata in orbita; essa ha svolto misure importantissime sulla radiazione cosmica di fondo, fornendoci un valore accurato della densità barionica e quindi di η. Con questo nuovo dato sono state calcolate le abbondanze degli elementi leggeri ai tempi della nucleosintesi primordiale, tuttavia quella teorizzata per il 7Li non corrispondeva affatto a quella osservata nelle stelle dell'alone galattico, ma risultava essere dalle 2 alle 4 volte maggiore. Questa discrepanza costituisce il problema cosmologico del litio. Il problema può essere affrontato in diversi campi della fisica; il nostro scopo è quello di studiarlo dal punto di vista della fisica nucleare, analizzando le reazioni nucleari legate al 7Li. Il contributo principale alla produzione di 7Li proviene dal decadimento spontaneo del 7Be, quindi bisogna valutare il rate di reazione dei processi che producono o distruggono quest'ultimo nucleo; tale rate dipende dalla sezione d'urto della reazione. Un contributo fondamentale potrebbe essere dato dalle eventuali risonanze non ancora scoperte, cioè gli stati eccitati dei prodotti di reazione che si trovano ad energie non ancora studiate, in corrispondenza delle quali la sezione d'urto subisce un drastico aumento. Le due reazioni principali da considerare sono 7Be(n,p)7Li e 7Be(n,αlfa)4He; la prima perché contribuisce al 97% della distruzione del berillio, quindi una rivalutazione della sua sezione d'urto porterebbe ad un grande cambiamento nel valore dell'abbondanza di 7Be (e quindi di 7Li), la seconda poiché, anche se contribuisce solo al 2.5% della distruzione del berillio, possiede una incertezza enorme.

Cenni al modello del big bang, inflazione e materia oscura

Il presente lavoro intende offrire un riassunto dello “stato dell’arte” della Cosmologia: dopo averne ripercorso per sommi capi la storia degli ultimi cent’anni (cap.1), verrà illustrato il Modello Cosmologico Standard “ΛCDM” (cap.2), che è quello generalmente accettato dalla comunità scientifica allo stato attuale delle conoscenze; infine, si farà un breve “excursus” sulle questioni “aperte” e sui modelli cosmologici alternativi (cap.3).

Studio della formazione di particelle ultrafini in una stazione di fondo della pianura padana e relazione con parametri meteorologici.

In questo elaborato sono state analizzate le distribuzioni dimensionali degli aerosol misurate nella stazione meteorologica di San Pietro Capofiume relative al periodo compreso tra marzo 2002 e ottobre 2013, focalizzando l’attenzione sugli eventi di nucleazione, la crescita delle nuove particelle e la correlazione del fenomeno con i parametri meteorologici del vento, della pioggia, della temperatura e con i dati relativi alla radiazione solare. Le osservazioni del particolato sono state effettuate con un sistema DMPS (Differential Mobility Particle Sizer), che rileva particelle di diametro compreso tra 3 e 660 nm. Si è notato che la formazione delle particelle di diametro compreso tra 3 e 10 nm e 10 e 20 nm dipende fortemente dalla radiazione solare: ad un massimo della radiazione, corrisponde mediamente un aumento della concentrazione delle particelle. Dal confronto delle temperature medie mensili (massime e minime) con la concentrazione delle particelle di diametro compreso tra 100 e 300 nm e 300 e 700 nm, si è visto che all’aumento delle temperature corrisponde una diminuzione della concentrazione delle particelle. Per quanto riguarda il confronto della concentrazione delle particelle con la direzione e la velocità del vento, non si è notata alcuna relazione. L’unico particolare che si è notato è che durante la primavera e l’estate si nota un aumento della concentrazione delle particelle con diametro compreso tra 3 e 10 nm associate a venti provenienti dai quadranti orientali. Poiché le precipitazioni rimuovono gli aerosol dall’atmosfera causando repentini cali nella loro concentrazione, per verificare che i risultati ottenuti non fossero alterati da questi eventi, abbiamo ripetuto tutte le analisi di correlazione con le variabili meteorologiche escludendo i giorni con precipitazione superiore o uguale ad 1 mm. Tuttavia i risultati sono rimasti invariati.

Higher spin resolution of a toy big bang

Diffeomorphisms preserve spacetime singularities, whereas higher spin symmetries need not. Since three-dimensional de Sitter space has quotients that have big-bang/big-crunch singularities and since dS(3)-gravity can be written as an SL(2, C) Chern-Simons theory, we investigate SL(3, C) Chern-Simons theory as a higher-spin context in which these singularities might get resolved. As in the case of higher spin black holes in AdS(3), the solutions are invariantly characterized by their holonomies. We show that the dS(3) quotient singularity can be desingularized by an SL(3, C) gauge transformation that preserves the holonomy: this is a higher spin resolution the cosmological singularity. Our work deals exclusively with the bulk theory, and is independent of the subtleties involved in defining a CFT2 dual to dS(3) in the sense of dS/CFT.

The Main Path to C, N, O Elements in Big Bang Nucleosynthesis

The production of C, N, O elements in a standard big bang nucleosynthesis scenario is investigated. Using the up-to-date data of nuclear reactions in BBN, in particular the Li-8 (n, gamma) Li-9 which has been measured in China Institute of Atomic Energy, a full nucleosynthesis network calculation of BBN is carried out. Our calculation results show that the abundance of C-12 is increased for an order of magnitude after addition of the reaction chain Li-8(n, gamma) Li-9(alpha, n) B-12(beta) C-12, which was neglected in previous studies. We find that this sequence provides the main channel to convert the light elements into C, N, O in standard BBN.

Contributos para a compreensão do sucesso da cosmologia do big bang : uma análise themática à luz de Gerald Holton

Tese de doutoramento, História e Filosofia das Ciências, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016

Gouvernance d’entreprise et rémunération à l’aune de la nouvelle régulation financière américaine : big bang ou coup d’épée dans l’eau ?

Le rodéo à Wall Street a pris fin. En effet, le président américain a promulgué la réforme de la régulation financière le 21 juillet 2010. Le H.R. 4173 : Dodd-Frank Wall Street Reform and Consumer Protection Act of 2010 n’est toutefois que le début d’un long processus. La majeure partie de l’édifice législatif repose sur l’intervention d’agences gouvernementales chargées d’édicter des décrets d’exécution dans un délai plus ou moins long. L’adoption de la réforme américaine constitue néanmoins un signal fort à destination des acteurs de la finance pour leur signifier que les règles du jeu ont changé. L’objectif de ce papier d’actualisation s’attache à exposer les dispositions visant les sociétés commerciales et portant sur leur gouvernance et la rémunération de leurs dirigeants. Ces deux thématiques prennent, à l’heure actuelle, une résonance particulière avec la révélation d’émoluments aux montants exorbitants consentis dans des sociétés et des établissements financiers mis à mal par des erreurs stratégiques de leur management.

Del Big Bang a l'Homo Sapiens Sapiens. Una visió evolutiva global de la Història de l'Univers

Crec que un resum lleugerament informal pot animar al lector a endinsar-se en el seriós contingut del llibre. S'aixeca el teló (fa uns tretze mil set cents milions d'anys) amb un "chupinazo" que deixa en ridícul als dels "sanfermines". L' entropia comença a augmentar ... i ja no pararà! L'empat inicial entre la matèria i l' antimateria es decanta a favor de la matèria, encara que per molt poc! Matèria i antimatèria s'anihilen, però el lleuger excés de matèria fa que en l'anihilació en quedin suficients traces per a que la funció pugui continuar. Existeix un antimón d'antimatèria que transcorre en un antitemps i en el qual un antiCastells format de D-aminoàcids i L-carbohidrats ha escrit un antillibre? L'univers ja s'ha refredat suficientment per a que el deuteri pugui perviure un xic: via lliure a la formació de l'heli-4 (etapa còsmica). La matèria s'organitza ostensiblement: neix el Sistema de Períodes (etapa estel·lar). Els estels exploten i la pols formada embruta tot l'espai interestel·lar (etapa interestel·lar). Visita al "zoo molecular": molt carboni i molt enllaç triple. Espècies molt reactives que no reaccionen ... per no trobar amb què! El futbol, va també envair l'espai? En el tebi oceà, la matèria continua la seva escalada de la complexitat (etapa planetària). Apareix la vida: però, què és la vida? Fi de l'evolució determinista i començament de l'evolució contingent (etapa biològica). Justificada alarma entre els anaerobis: qui ha deixat escapar aquest gas (oxigen) tan verinós? El miracle de la vida en un univers hostil. L'arsenal d'armes preventives i defensives: vitamines C i E, catalasa, peroxidases, dismutases superoxídiques, etc. La meravella del transport electrònic. Com es possible tanta perfecció? L'escalada de la complexitat prossegueix acceleradament. Finalment, s'arriba a l'Homo sapiens sapiens: podria no ser com és? Millor canviar l'entorn que canviar l'Homo: l'evolució biològica s'ha acabat. Comença l'evolució cultural o social. La possible existència de vida i de vida intel·ligent extra-terrestres. La inevitable protagonisme de la Química dels derivats del carboni. El Principi antropo-cosmològic: realment, estem sols?

Big Bang.

Crédito de segundo ciclo de inglés para alumnos de 14-15 años. Pretende transmitir a los alumnos una serie de contenidos a través de una película 'Back to the future' e introducir a los alumnos al tema del tiempo: del viaje en el tiempo, del paso del tiempo, de las diferencias generacionales, etc. Los alumnos deberán de crear el hilo conductor de las actividades de aprendizaje para diseñar un proyecto sobre el futuro: el suyo y el del planeta. El lema de esfuerzo y tolerancia que transmite la película presidirá las actividades de clase. El trabajo sobre la película nos permite ampliar y profundizar en aspectos como la descripción física y psicológica, y la narración de sucesos. Introduce la predicción y la hipótesis.