La Radiazione Cosmica di Fondo

Il big bang è un istante di singolarità che ancora non conosciamo bene , e dove l'applicazione delle leggi fisiche fin'ora conosciute ha problemi non banali. Si riesce ad estrapolare informazioni sull'Universo neonato fino ad un tempo che viene chiamato ''tempo di Planck''. Benchè di solito la gente pensi al BB come ad un esplosione, in realtà è abbastanza improprio definirla così. Ad ogni modo, subito dopo la pseudo-esplosione si liberò una grande quantità di fotoni, e ora ci si può domandare dove questi fotoni siano finiti. Andiamo per gradi. In cosmologia si è soliti dare dei nomi alle epoche o ere importanti vissute dall'Universo. Nel percorso che dal BB ci porta fino a noi, troviamo almeno quattro epoche fondamentali che sono l'inflazione, cioè una rapida espansione del neonato Universo, necessaria per eliminare alcune difficoltà, l'equivalenza, ovvero l'uguaglianza tra densità di radiazione e densità di materia, la ricombinazione (nome a mio avviso improprio ma su questo non discuto), cioè l'allaccio tra ioni (nuclei privi di elettroni) ed elettroni, e la conseguente epoca del disaccoppiamento tra materia e radiazione. Fino a questa epoca, materia e radiazione si parlavano, e parlavano la stessa lingua, nel senso che interagivano termodinamicamente. Le condizioni dell'Universo essenzialmente lo consentivano. In quei tempi l'Universo era un brulicare di fotoni, elettroni e atomi ionizzati che interagivano tra loro; la materia scatterava (diffondeva) i fotoni generatesi dal BB, in quanto vi erano presupposti per tale comportamento. Una volta che con la ricombinazione e il conseguente disaccoppiamento, la materia diventò neutra, cominciarono a mancare questi presupposti, così le due componenti si diedero l'estremo saluto. Ora, la domanda nasce in modo alquanto spontaneo. Dove sono finiti i fotoni (che peraltro sono anche parecchi)? Negli anni sessanta due radioastronomi di nome Penzias e Wilson lavoravano presso un progetto per una compagnia americana, e adoperavano per il loro lavoro una antenna radio nemmeno troppo grande. Essi si accorsero che qualcosa nella loro strumentazione non funzionava bene, avevano un rumore di fondo. Corretto ciò che c'era da correggere, trovarono ancora il medesimo rumore, così con un ulteriore controllo si accorsero che un simpatica coppia di piccioni alloggiava nell'antenna. Ovviamente con cura, vennero mandati via, ma il problema persisteva. Ritrovarono la coppia di piccioni che fu seduta stante dissuasa da fare dell'antenna una piccionaia mediante arrosto (qualcuno sostiene che sia solo una leggenda, ma in più Penzias e Wilson parlarono di materiale dielettrico di color bianco). Il rumore persisteva. Si misero presto in contatto con dei Cosmologhi, tra i quali c'era nientepopodimenoche Peebles (ancora giovane), i quali si accorsero che i due radioastronomi trovarono ciò che loro cercavano da tempo (e che Gamow predette da tempo) cioè il fondo cosmico a microonde. Ebbene si, Penzias e Wilson, che per questo vinsero il Nobel, trovarono l'eco, il vagito del BB. I fotoni dopo il disaccoppiamento non sparirono dalla circolazione, ma dopo il loro cammino indisturbato per miliardi di anni, vennero trovati da un antenna di appena pochi metri. Penzias e Wilson trovarono la radiazione prodotta dal BB, una radiazione isotropa, la più perfetta radiazione di corpo nero. Grazie al CMB oggi sappiamo tante cose in più, informazioni utili per ricostruire i tempi primordiali vissuti dall' Universo. Varie missioni come COBE, WMAP ( e a breve PLANCK) hanno studiato il CMB, mostrando la straordinaria isotropia e omogeneità dell' Universo su grandi scale. Non a caso il CMB è considerata una delle più grandi scoperte in cosmologia, che ha portato e si spera continui a portare, importantissime informazioni.