Sappiamo da tempo che non possiamo tornare a temperature e densità infinite. Ma la parte più calda del Big Bang rimane un mistero cosmico.
Per molti versi, il Big Bang è stata la più grande idea mai scaturita dalla teoria della relatività generale di Einstein. Quando abbiamo applicato le equazioni di Einstein all’intero Universo nel suo complesso, insieme all’idea che l’Universo fosse riempito quasi uniformemente di materia ed energia su scale più grandi, ci siamo ritrovati con un Universo in espansione.
Andando a ritroso nel tempo, siamo arrivati a uno stato primordiale molto caldo, denso e uniforme, in cui tutta la materia e l’energia dell’Universo erano concentrate in un volume minuscolo e minuscolo. Non sappiamo ancora quanto fosse caldo il Big Bang nelle sue fasi iniziali, ma abbiamo limiti che guidano la nostra ricerca di ulteriori conoscenze sulle nostre origini cosmiche.
Le temperature iniziali e l’inflazione
Abbiamo molti dati a nostra disposizione: dati dalla radiazione cosmica di fondo, dati dalla struttura su larga scala osservata in tutto l’Universo e nel tempo cosmico, dati sul nostro tasso di espansione cosmica nel corso della storia e persino dati dai raggi cosmici sulle energie massime che le particelle raggiungono e, quindi, sulle energie che le particelle raggiungono quando entrano in collisione tra loro.
La temperatura massima dell’Universo dopo l’inflazione
Dall’insieme completo dei dati, risparmiandovi complicati calcoli possiamo concludere che la temperatura massima che l’Universo avrebbe potuto raggiungere dopo la fine dell’inflazione è di circa 10 28 K (10 15 GeV), e anche che l’energia massima a cui i raggi cosmici si scontrano oggi non è maggiore di circa 10 10 GeV in energia, o una temperatura corrispondente di 10 23 K.
Cifre inimmaginabili
Vi è comunque un sostanziale spazio di incertezza che però ci fornisce un intervallo relativamente ristretto per la temperatura massima dell’Universo, dopo la fine dell’inflazione e all’inizio del Big Bang: tra tra 10 24 e 10 28 K. Questo valore è decine di milioni di volte maggiore delle energie massime raggiungibili dal Large Hadron Collider, l’acceleratore di particelle del CERN di Ginevra. C’è ancora molto che non sappiamo sull’origine dell’Universo, ma è anche per questo che serve il progresso scientifico e la ricerca.
Per saperne di più:
- Leggi l’articolo su Big Think.
