il_modello_del_big_bang_dell_universo

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il_modello_del_big_bang_dell_universo [16/04/2015 21:22] – [Il destino dell'universo] Roberto Puzzangherail_modello_del_big_bang_dell_universo [16/04/2015 21:47] – [Il destino dell'universo] Roberto Puzzanghera
Linea 215: Linea 215:
 \end{equation} \end{equation}
  
-L'1 a sinistra è adimensionale, così, perchè l'equazione sia omogenea nelle dimensioni fisiche, lo devono essere anche gli altri termini. In particolare la quantità a denominatore della prima frazione ha le dimensioni di una densità. Per ragioni che chiariremo tra un attimo chiamiamola densità critica $\rho_c$:+L'$1a sinistra è adimensionale, così, perchè l'equazione sia omogenea nelle dimensioni fisiche, lo devono essere anche gli altri termini. In particolare la quantità a denominatore della prima frazione ha le dimensioni di una densità. Per ragioni che chiariremo tra un attimo chiamiamola densità critica $\rho_c$:
  
 \begin{equation} \begin{equation}
Linea 263: Linea 263:
 ==== Il destino dell'universo ==== ==== Il destino dell'universo ====
  
-Sfruttando la $\eqref{20}$, l'equazione $\eqref{20}$ si può scrivere+Sfruttando la $\eqref{19}$, l'equazione $\eqref{12}$ si può scrivere
  
 \begin{equation} \begin{equation}
Linea 276: Linea 276:
 \dot R^2 = H^2_0 (1-\Omega) \dot R^2 = H^2_0 (1-\Omega)
 \end{equation} \end{equation}
 +
 +Se $\Omega <1$ ($\rho_0>\rho_c$, geometria iperbolica) l'universo finirà con una velocità finita diversa da zero. L'universo ha più energia cinetica che potenziale. \\
 +Se $\Omega >1$ ($\rho_0<\rho_c$, geometria sferica) la velocità di espansione $\dot R$ diventerà zero prima che il raggio sia infinito e quindi ricollasserà in una singolarità (lo chiamano Big Crunch) dove $R=0$. L'universo non ha sufficiente energia cinetica per evitare il collasso. \\
 +Se $\Omega =1$ ($\rho_0=\rho_c$, geometria euclidea e spazio piatto) l'universo si espande fino ad avere un raggio infinito arrivando a questo stadio con una velocità nulla. Qui c'è una chiara analogia con la [[velocità di fuga]].
 +
 +In quest'ultimo caso ($\Omega=1$) abbiamo una soluzione della $\eqref{22}$ abbastanza semplice:
 +
 +\begin{equation}
 +\label{24}
 +\dot R^2 = \frac{\Omega H^2_0}{R}
 +\end{equation}
 +
 +Prima di integrare e risolvere l'equazione differenziale è necessario estrarre la radice e separare le variabili $R$ e $t$:
 +
 +$$ \sqrt{R}dR = H_0 dt$$
 +
 +che è pronta ad essere integrata
 +
 +\begin{equation}
 +\label{25}
 +\int \sqrt{R}dR = H_0 \int dt \implies R = \left(\frac{3}{2}H_0 t\right)^\frac{2}{3}
 +\end{equation}
 +
 +La dinamica di questi tre tipi di comportamento è schematizzata nella figura qui sotto:
 +
 +
  
 {{tag>fisica relatività cosmologia}} {{tag>fisica relatività cosmologia}}
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  • Ultima modifica: 16/04/2015 21:53
  • da Roberto Puzzanghera