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GIOCAntartide ti permetterà di imparare giocando e scoprire il continente

App, sviluppata per il Museo Nazionale dell’Antartide – Sezione di Trieste dalla Divulgando S.r.l


Climate in Antarctica from Sediments and Tectonics

CLAST è una applicazione per iPad didattica e interattiva, sviluppata per spiegare argomenti di Geologia e Scienze della Terra.


 

Darwin - L'origine delle specie
Darwin - L'origine delle specie
Darwin - L'origine delle specie
Flexhibit

Far lavorare gli studenti come se fossero dei piccoli scienziati che organizzano una mostra sulle scienze polari.


 

Data: 
25/03/2014

L'esperimento BICEP2: risultati e conseguenze per cosmologia e fisica fondamentale

Commento di Paolo de Bernardis, Università di Roma La Sapienza

L'esperimento BICEP2, che ha operato per tre anni consecutivi presso il polo sud, ha recentemente pubblicato una sensibilissima misura del fondo cosmico di microonde che conferma il fenomeno dell'inflazione cosmica. Si tratta di una espansione velocissima dello spazio, avvenuta una frazione di secondo dopo il big-bang, ipotizzata negli anni '80 dai cosmologi per spiegare alcuni paradossi presenti nel modello standard dell' evoluzione del cosmo. A quell'epoca le energie in gioco nell'universo erano talmente elevate che non è possibile eseguire misure in laboratorio in condizioni simili (ed è assolutamente improbabile che possano mai essere eseguite, nemmeno con i più potenti acceleratori di particelle). Per questo la misura ha una doppia valenza: permette di studiare i primi istanti dell'universo, e permette di studiare la fisica ad energie ultra-alte.

Secondo la teoria, il processo di inflazione cosmica ha espanso una zona microscopica di universo fino a dimensioni maggiori dell'intera parte di universo osservabile oggi. Per questo qualunque curvatura dello spazio è stata spianata dall'enorme espansione, e l'universo ha oggi geometria euclidea (come misurato per la prima volta dall'esperimento BOOMERanG in Antartide già 14 anni fa); inoltre le fluttuazioni quantistiche presenti nel volume microscopico originario generano fluttuazioni di densità nell'universo post-inflazionario, che poi evolvono fino a formare la gerarchia di strutture presenti oggi nell' universo: galassie, ammassi di galassie, superammassi. La loro distribuzione dipende quindi dalle proprietà del campo di energia presente nell'universo pre-inflazionario: in particolare, le fluttuazioni di densità devono essere gaussiane e di pari ampiezza a tutte le scale. Anche l'immagine del fondo cosmico di microonde deve avere le stesse proprietà, il che è stato dimostrato sperimentalmente da BOOMERanG e, con maggiore precisione, dai satelliti WMAP e Planck. Infine, l'espansione inflazionaria deve generare onde gravitazionali, che interagiscono con la radiazione cosmica di fondo nell'universo primordiale, generando un particolare tipo di polarizzazione, detta di modo-B. Questa è molto debole, ed è stata ricercata per anni. L'esperimento BICEP2 ha concentrato le misure nella zona di cielo meno contaminata dall'emissione dalla nostra galassia, che è osservabile dall'Antartide (la stessa regione osservata a suo tempo da BOOMERanG), e ha usato un sistema di rivelatori sviluppato da JPL e molto più efficiente della concorrenza (512 sensori in misura simultanea). Per questo è il primo a riportarne una misura.

Una misura di un effetto così minuscolo (a livello di 100 parti per miliardo) deve necessariamente essere confermata da esperimenti indipendenti, in modo da escludere effetti sistematici che, nonostante l' accuratissimo lavoro di analisi dati svolto dai ricercatori di BICEP2, potrebbero essere sfuggiti.

L'Antartide fornisce una piattaforma ideale per queste misure. Presso la base di Concordia è in corso di realizzazione l'esperimento italo-francese QUBIC, che presenta caratteristiche strumentali molto diverse da quelle di BICEP2, ed ha potenzialmente le capacità per confermare e perfino migliorare la misura dei modi-B del fondo cosmico di microonde. In parallelo, è in corso una impegnativa analisi dei dati del satellite Planck, alla ricerca degli elusivi modi-B.

Una volta confermata la misura, si passerà, con esperimenti ancora più complessi, a studiare i dettagli dei modi-B, in modo da definire il campo di energia presente nei primi attimi dell'universo. Si forniranno così indicazioni uniche e fondamentali ai fisici e cosmologi teorici, impegnati da decenni nello sviluppo della teoria della gravità quantistica, l'unica in grado di descrivere l'universo in quelle condizioni e le proprietà più recondite della materia e dello spazio-tempo.