3GK: la radiazione cosmisca di fondo
La radiazione cosmica di fondo a micronde (CMBR - Cosmic Background Microwave Radiation) ha una temperatura di circa 3 Gradi Kelvin (3GK), quindi prossima allo zero assoluto, e segue uno spettro di corpo nero di 2,726 K. Essa è quasi perfettamente isotropica e omogenea nel cosmo poiché proviene direttamente dalle origini calde primordiali dell'Universo, in stato di equilibrio termodinamico, per effetto del disaccoppiamento della radiazione dalla materia nel passaggio da plasma denso a gas più rarefatto.
La scoperta della radiazione cosmica di fondo, che valse il Nobel per la Fisica, risale al 1964 quando Arno Penzias e Robert Wilson, della Bell Laboratories nel New Jersey, misurarono per caso, attraverso un'antenna radio rivolta verso Cassiopea e la Via Lattea, un segnale micronde di cui non compresero la causa. Dopo aver scartato varie ipotesi, verificarono che quel rumore era proprio la radiazione di fondo prevista nel modello del Big Bang da George Gamow negli anni Quaranta. Gamow si basò sulle teorie cosmologiche che il suo maestro Aleksandr Aleksandrovich Friedmann, partendo dalle equazioni di Einstein, derivò nel 1922.
Dialogo On the curvature of Space tra Aleksandr Aleksandrovich Friedmann e Albert Einstein
Così scriveva Friedmann a proposito del suo articolo On the curvature of Space inviato al Zeitschrift für Physik: "... The stationary type of Universe comprises only two cases which were considered by Einstein and De Sitter. The variable type of Universe represents a great variety of cases. There can be cases of this type when the world's radius of curvature is constantly increasing in time; cases are also possible when the radius of curvature changes periodically ..."
Così Einstein, dopo aver rivisto i calcoli, rispose al Zeitschrift für Physik: "... In my previous note I criticised Friedmann's work On the curvature of Space. However, my criticism, as I became convinced by Friedmann's letter communicated to me by Mr Krutkov, was based on an error in my calculations. I consider that Mr Friedmann's results are correct and shed new light."
I modelli inflazionari
Le recenti misure delle fluttuazioni
della radiazione di fondo non sono, tuttavia, precisamente derivate dai modelli
inflazionari. La teoria cosmologica standard, o modello inflazionario lambda
a materia oscura fredda, è coerente con la distanza delle stelle più
lontane misurate (circa 14 miliardi di anni), l'abbondanza di atomi leggeri,
e la quasi omogeneità della radiazione di fondo. L'inflazione è
una accelerazione estrema avvenuta nei primi istanti dopo il Big Bang, su cui
agirono le fluttuazioni quantistiche casuali dell'energia, che causarono, successivamente,
la creazione delle galassie.
Secondo il modello standard l'universo è piatto, con curvatura = 0 o
euclideo, e si espande all'infinito con velocità che tende a zero e temperatura
che tende allo zero assoluto. Le recenti misure mostrano, tuttavia, che la velocità
di espansione dell'universo è in aumento: l'inflazione si sta verificando
ancora.
L’idea di un’inflazione
eterna introduce un’altra possibilità nelle teorie sulle origine
dell’Universo. Vi è un “multiuniverso” composto da più
universi, e ciascuno di essi possedeva caratteristiche anche diverse. Ciascuno
degli 'universi' ha avuto un tempo di inizio, ma l’intero processo “multiuniversale”
non deve necessariamente avere un inizio e una fine. Pertanto potremmo scoprire
che il nostro 'universo' osservabile ha avuto un inizio, mentre non lo ha avuto
l’intero Universo (John Barrow).
The Big Bounce
Loop Quantum Gravity Theory (Bojowald, 2007) che supera la singolarità iniziale data dal Big Bang con degli infiniti rimbalzi, Bounce, coerenti con il principio di conservazione. Ad ogni inizio l'universo figlio mantiene la memoria dell'universo genitore (Corichi & Singh, 2008).