Le Reazioni Nucleari nella Nucleosintesi Primordiale - INFN Napoli

24 CAPITOLO 1. RICHIAMI DI COSMOLOGIA STANDARD
1.4 Breve Storia Termica dell’ Universo Primordiale
• T > 10 19 GeV , (t ≤ 10 −43 s 32 ): Era di Planck.
La Teoria Quantistica della Gravitazione (non ancora disponibile) dovrebbe
giocare un ruolo tanto rilevante da rendere inefficace una descrizione
anche qualitativa dei fenomeni caratteristici. Peraltro, la lunghezza d’
onda termica di De Broglie dei costituenti elementari del cosmo risulta
in tali circostanze superiore alle dimensioni tipiche dell’ universo.
Le condizioni estreme di quest’ epoca costituiscono per ora una sfida
anche alle speculazioni teoriche.
• T ∈ 10 14 ÷ 10 16 GeV , (t = 10 −38 ÷ 10 −34 s): Rottura simmetria GUT.
Probabile termine della Grande Unificazione tra interazioni forti ed
elettrodeboli, supposta da numerose teorie della fisica delle alte energie;
in questo periodo potrebbero essersi svolti processi come l’ inflazione
o la nascita dell’ asimmetria materia/antimateria, senza i quali
l’ universo sarebbe stato molto diverso da quello che oggi conosciamo.
E’ opportuno notare anche che a T > 10 16 GeV , nessuna interazione
nota (o prevista dalle teorie GUT) è in grado di termalizzare l’ universo
che, quindi, potrebbe non essersi trovato all’ equilibrio T.D. durante
le fasi più remote della sua evoluzione.
• T ∼ 3×10 2 GeV , (t ∼ 10 −11 s): Rottura EWS.
E’ l’ epoca alla quale si sarebbe verificata la rottura della simmetria
elettrodebole, con l’ acquisizione di massa da parte di molte particelle
mediante il Meccanismo di Higgs.
• T ∼ 100 ÷ 300MeV , (t ∼ 10 −4 ÷ 10 −5 s): Confinamento Adronico.
Transizione di fase associata alla rottura della simmetria chirale in
cui il plasma di quarks e gluoni quasi-liberi (quagma), ”condensa” in
un plasma adronico. Questa transizione potrebbe rivestire un qualche
interesse per la BBN; a seconda della temperatura a cui è avvenuta
e all’ordine della transizione potrebbero essersi create disomogeneità
locali nella ”composizione chimica” del plasma; i modelli che indagano
tale scenario sono spesso detti di BBN inomogenea.
• da T ∼ 10MeV a T ∼ 10 −2 MeV , (da t ∼ 10 −2 s a t ∼ 10 3 s): BBN.
E’ il periodo che verrà preso in esame più in dettaglio nel capitolo
seguente, al termine del quale è avvenuta la Nucleosintesi Primordiale.
E’, a tutt’ oggi, l’ epoca più remota su cui si possano eseguire test
osservazionali ”diretti” (con i caveat di cui si dirà nel paragrafo 2.6).
32 La scelta delle coordinate è tale che al tempo t = 0 corrisponde (nei modelli che la
prevedono) la singolarità iniziale o ”Big-Bang”.