La teoria del Big Bang
Anche se presenta ancora qualche problema ed è stata più volte messa in discussione, viene oggi considerata un'ipotesi di lavoro attendibile
Ma che cosa è successo nelle prime fasi della vita dell'Universo?
L'Universo secondo i fisici non cominciò all'istante zero, bensì ad un istante detto "tempo di Planck", 10-43 secondi dopo il Big Bang
Prima di questo istante, esso era completamente inaccessibile, perché tutta la materia e l'energia che lo componevano erano così concentrate da costituire una "singolarità ": uno stato estremo che non fa parte della fisica che conosciamo
Al tempo di Planck, l'Universo era caldissimo (T=1032 gradi) ed aveva una dimensione di 10-33 cm. Successivamente si formarono le prime particelle, i quark, dai quali nacquero poi neutroni e protoni, con le relative antiparticelle. Materia e antimateria infatti sono sempre state presenti entrambe nell'Universo
Dopo 10-23
secondi, l'Universo era ancora piccolissimo, delle
dimensioni di un protone. Da questo momento fino a 10-26
secondi dopo il Big Bang, protoni e antiprotoni si annichilarono,
cioè si fusero trasformando le intere loro masse (m) in energia
elettromagnetica (E), secondo l'equazione di Einstein E=mc2.
In seguito comparvero elettroni ed antielettroni, che si
annichilarono anch'essi.
Queste annichilazioni produssero enormi quantità' di energia,
sotto forma di radiazione elettromagnetica. L'Universo era
dominato dalla radiazione e perciò questo periodo prende il nome
di "era radioattiva"
Ad 1 minuto
di età si formarono i primi nuclei atomici (deuterio, elio e litio) : la
temperatura dell'Universo era scesa sotto i 10 miliardi di gradi,
così i protoni e i neutroni rimasti cominciarono ad urtarsi con
violenza minore ed a dar luogo alle prime reazioni di fusione
nucleare
Dopo qualche
migliaio di anni, l'Universo non era più dominato dalla
radiazione, ma dalla materia; questa era però ancora
immersa in una radiazione molto intensa ed energetica. La
temperatura era ancora molto alta a quindi materia ed energia
erano accoppiate, cioè si trasformavano continuamente l'una nell'altra.
Si dovette attendere fino a 300 mila anni dopo il Big Bang perché
la temperatura scendesse ancora ed esse si disaccoppiassero: da
quel momento l'Universo diventò trasparente alla radiazione. Nel
frattempo gli elettroni si unirono ai nuclei per formare gli
atomi
Dopo qualche
centinaio di milioni di anni, la temperatura era scesa
sotto i 4000 gradi; gli elettroni si combinarono con i nuclei: la
materia divenne in gran parte elettricamente neutra e la sua
interazione con la radiazione diventò molto meno frequente. La
materia poté quindi cominciare ad aggregarsi ed in seguito si formarono le
prime protogalassie: gigantesche nubi di gas freddissimo (-220°C)
che dettero origine alle galassie , per collasso gravitazionale,
nel miliardo di anni successivo
Dopo circa 2-3
miliardi di anni dal Big Bang, le galassie cominciarono
a riunirsi in ammassi e a 4 miliardi di anni si
formarono le prime stelle.
L'Universo nel frattempo si era espanso e raffreddato, la
radiazione era diventata molto meno energetica, cioè si era
spostata a lunghezze d'onda maggiori: il tutto aveva cominciato
ad assumere l'aspetto con il quale oggi lo conosciamo