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Ma l’Universo è costituito solo da materia luminosa?
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La forza di gravità
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Galileo Galilei (1564 – 1642)
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Torre di Pisa
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Nel Vuoto
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In presenza di aria
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Tutti i corpi cadono sulla Terra con la
stessa accelerazione
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Isaac Newton(1642 – 1727)
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Assumendo che la forza di gravità, come determinata sulla Terra, valga in tutto l’Universoè possibile prevedere il moto dei corpi celesti
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Luglio 1969 Apollo 11
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Johann Gottfried Galle
Urbain Le Verrier (1846)
Problema Mercurio
Potenza della Teoria
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La legge di gravitazione universalefunziona in modo molto precisonel nostro sistema solare
Ma cosa sappiamo di ciò che succede nell’Universo lontano?
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I costituenti luminosi dell’Universo
Stelle 6.96 1010 cm 1.99 1033 gr = 1 Mo [ 1 pc = 3.26 a.l. = 3.09 1018 cm ]
Galassie 25 kpc 100.000 anni luce 1011 Mo
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Sono solo questii costituenti
dell’Universo?E ciò che non vediamo?
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Circa 100 miliardi di stelle
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Curva di rotazione
r2r
mv2
=GmM
v =GM
r
Andamento kepleriano
Assumendo la massa M concentrata entro un raggio rsi eguaglia la forza centripeta con quella gravitazionale
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circa il 90% della massa non è visibile !!
Zwicky 1930
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Le galassie pesano piu` del dovuto….
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La materia oscura
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![Page 32: Ma l’Universo è costituito solo da materia luminosa?](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062804/56814953550346895db6a308/html5/thumbnails/32.jpg)
Candidati per la materia oscuraCandidati per la materia oscura
• Pianeti giganti, nane brune (stelle mancate)
• Nane bianche, stelle di neutroni, buchi neri
• Materia non barionica
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Nana bruna(massa < 0,1 masse solari)
Giove
Terra
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circa massa solare
1 cm3 pesa 1 tonnellata
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Buchi neri
se il Sole fosse un buco nero avrebbe un raggio di 3 km
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?Materia oscura non barionica
È un tipo di materia “strana” che nonsi comporta come la materia ordinaria
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I neutrini come “ladri” di energia
n p + e
Si conserva la carica 0 + - Non si conserva lo spin ½ ½ ½
e
½
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Dalle reazioni termonucleari si può calcolarequanti neutrini devono provenire dal Sole
Dalle misurazioni se ne trova solo la metà! (problema dei “neutrini scomparsi”)
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Ipotesi di Pontecorvo: ci sono tre specie di neutrini e ogni neutrinopuò oscillare nei diversi stati
Questo avviene solo se la massa è non nulla
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I primi risultati indicano che il contributodella massa del neutrino e` trascurabile
(circa 1.5% in totale)
ESPERIMENTO OPERA
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Quanta materia oscura c’è nella nostra Galassia?
Dagli studi delle collaborazioniMACHOs (MAssive Compact Halo Objects) e EROS (Experience de Recherche d’Objects Sombres )
risulta che circa il 20 - 30% della massa oscura della nostra Galassia è composta da oggetti “normali”
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Ammassi di galassie
circa 100 – 1000 galassie
![Page 43: Ma l’Universo è costituito solo da materia luminosa?](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062804/56814953550346895db6a308/html5/thumbnails/43.jpg)
Gas caldo negli ammassi
Anche in questo caso il 90% della massa non è luminosa
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![Page 45: Ma l’Universo è costituito solo da materia luminosa?](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062804/56814953550346895db6a308/html5/thumbnails/45.jpg)
Lente Gravitazionale
![Page 46: Ma l’Universo è costituito solo da materia luminosa?](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062804/56814953550346895db6a308/html5/thumbnails/46.jpg)
E su scale ancora più grandi cosa succede?
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Struttura dell’Universo
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Simulazione al computer di formazione delle strutture
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![Page 51: Ma l’Universo è costituito solo da materia luminosa?](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062804/56814953550346895db6a308/html5/thumbnails/51.jpg)
Mappa dell’Universo primordiale 380mila anni dopo il Big Bang (satellite COBE)
Le macchie rosse sono le strutture cosmiche in formazione
![Page 52: Ma l’Universo è costituito solo da materia luminosa?](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062804/56814953550346895db6a308/html5/thumbnails/52.jpg)
Universo a 380.000anni
Universo a 14.7miliardi di
anni
Satellite WMAP
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Uomo a tre mesi di eta’
Uomo a 40 anni di eta’
Uomo a 40 anni di eta’con materia oscura“accelerazione della
crescita”
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Le strutture si sono formatepiù velocemente di quantoatteso: è necessaria la presenza di materia oscurain quantità circa 10 volte maggiore di quella luminosa
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Richieste per la materia oscura
La materia normale e` rallentata dalla fase calda
La materia oscura non interagisce con la materianormale e la radiazione e deve essere “fredda”(Scenari di materia oscura fredda CDM)
La materia oscura forma le buche di potenzialedentro cui cade la materia normale(agisce da accelerante non visibile)
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Ma non e` finita qui…..
![Page 57: Ma l’Universo è costituito solo da materia luminosa?](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062804/56814953550346895db6a308/html5/thumbnails/57.jpg)
ENERGIA OSCURA
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Esperimento BoomerangDalla curvatura so quanta materia aspettarmi
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Energia oscura
0.25 (materia oscura)+ 0.05 (materia ordinaria)+ ???? = 1
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Tutte le supernovae hanno la stessa luminosità
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Studio di supernovae lontane
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L’Universo sta accelerando la sua espansione!
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Esiste un’energia “oscura”
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I costituenti dell’Universo:
5% materia ordinaria luminosa e oscura
25% materia oscura non ordinaria
70% energia oscura
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FUTURI POSSIBILI
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FUTURI POSSIBILI: COSTANTE COSMOLOGICA
QuickTime™ e undecompressore Codec YUV420
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FUTURI POSSIBILI: BIG CRUNCH
QuickTime™ e undecompressore Codec YUV420
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FUTURI POSSIBILI: BIG RIP
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Oggi: 13.7 miliardi di anni
24 Miliardi di anni35 miliardi di anni
-60 milioni distruzione Via Lattea
-3 mesi distruzione Sistema Solare
-30 minuti esplode la Terra
10-19s esplodono atomi
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Cosa abbiamo imparato?
Cosa sono la materia e l’energia oscura? collegamento con la microfisica
È tutto un falso problema? estrapolazione delle leggi fisiche a tutto l’Universo
![Page 75: Ma l’Universo è costituito solo da materia luminosa?](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062804/56814953550346895db6a308/html5/thumbnails/75.jpg)
Flatlandia
SONO DUE UNIVERSI PARALLELI
Ponte tra universi
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Quante sono le dimensioni?
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Quanti sono gli Universi?
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