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P.Galeotti Cosmologia - marzo 2004 1
La Fisica di Aristotele: gli elementi fondamentalidella natura (terra, acqua, aria, fuoco) e le forze cheagiscono tra loro.La teoria atomistica: Democrito, Pitagora, Lucrezio.Astronomia e cosmologia degli antichi greci: Tolomeo e Ipparco. Le nuove idee: Bruno e Campanella.
Prima del Prima del novecentonovecentoSi deve ai popoli dell’antichita` (babilonesi, caldei, egizi, sumeri, fenici, ecc..) la nascita della nostra civilta`.Il mondo ellenistico fece una sintesi delle loro conoscenzee diede origine alla scienza classica.
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P.Galeotti Cosmologia - marzo 2004 2
La prima rivoluzione scientifica: Copernico, Galileo, Keplero, Cartesio, Newton, Boyle, Laplace.La seconda rivoluzione scientifica e la nascita della scienzamoderna. Teorie, esperimenti e osservazioni.Einstein e la relativita`. Planck e la meccanica quantistica.L’atomo di Bohr e la nascita della fisica atomica. La fisicanucleare, la radioattivita`, fissione e fusione nucleare.
•Particelle elementari: quark eleptoni.•Astrofisica e cosmologiamoderne: il Big Bang.•Radiazione cosmica eFisica astroparticellare.
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Il Very Large Array (VLA) nel New Mexico
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Solar System
What is a Galaxy ?
Distance from Earth to Sun= 93,000,000 miles= 8 light-minutes
Size of Solar System= 5.5 light-hours
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What is a Galaxy?
Stellar Region
30light-years
Sun(solar systemtoo small to be
seen on this scale)
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What is a Galaxy?
Galaxy
200,000 light-years
a massivecollection ofstars, gas, and dust kept togetherby gravity
Sun’s Stellar Region
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Radio galassia Centauro A
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Types of GalaxiesSpiral
disk-like appearance with arms of stars and dust forming a spiral pattern
Barred Spiralsimilar to spirals but
with a bright bar of stars and gas through the center
Ellipticalelliptically-shaped,
with less gas and dust than spirals; no disk or “arms”
Irregularneither elliptical nor
spiral in shape; gas and dust as in spirals but no defined “arms”
Peculiardistorted form of one of the above types, often due to
collision with another galaxy or similar catastrophic event
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P.Galeotti Cosmologia - marzo 2004 16
La luce visibile è solo un tipo di radiazione elettromagnetica emessa dai corpi.
Ogni tipo di radiazione EM viaggia alla velocità della luce: luce: 300.000 300.000 km/skm/s
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Si usano tecniche differenti per rilevare la luce a differenti lunghezze d’onda
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CMB Anisotropies
1 2
1/22
( , )lm lm
lm l
T T a Y
a C
θ φ=
≡
∑
1 1 1 2 2 2( , ) ( , )T Tθ φ θ φ
Ω0 = 1.03 § 0.03flat geometry
T0 = 2.725 ± 0.001K
n = 1.05 § 0.06Dasi, Boomerang, MAXIMA, CBI
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P.Galeotti Cosmologia - marzo 2004 21
CosaCosa sonosono i i raggiraggi cosmicicosmici (CR) ? (CR) ?
I I raggi cosmiciraggi cosmici sono sono particelle subatomiche particelle subatomiche cariche molto energetiche cariche molto energetiche che bombardano che bombardano continuamente la Terra.continuamente la Terra.
Lo Lo spettro energeticospettro energeticoinizia da circa 10inizia da circa 1099 eVeV e e sembra non avere un sembra non avere un limite superiore.limite superiore.
L’atmosfera terrestre assorbe la maggior parte dei raggi cosmici.
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P.Galeotti Cosmologia - marzo 2004 22
…… i raggi cosmici … i raggi cosmici …
Scopre invece che più si sale di quota e più queste particelle aScopre invece che più si sale di quota e più queste particelle aumentano umentano e ne deduce che le particelle devono arrivare dallo Spazio, oltre ne deduce che le particelle devono arrivare dallo Spazio, oltre il Sole.e il Sole.
1912
Il fisico austriaco Victor Hesscompie dei voli in pallone a quota 5000 metri con degli
elettroscopi per scoprire l’origine delle misteriose
particelle che sembravano pervadere l’atmosfera e che
si ipotizzava provenissero dalla Terra.
…… prende vita la scienza della fisica delle particelle elementariprende vita la scienza della fisica delle particelle elementari ……
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…… ilil flussoflusso deidei raggiraggi cosmicicosmici … …
Il Il numero di raggi cosmicinumero di raggi cosmici che che colpiscono la Terra colpiscono la Terra diminuisce al diminuisce al crescere dell’energiacrescere dell’energia
EE00 ≈≈ 101088 eV eV àà 100 eventi / m100 eventi / m22 / secondo/ secondo
EE00 ≈≈ 10101515 eVeVàà 1 evento / m1 evento / m22 / anno/ anno
EE00 ≈≈ 10101919 eVeVàà 1 evento / km1 evento / km22 / anno/ anno
EE00 >> 10102020 eVeVàà 1 evento / km1 evento / km22 / secolo/ secolo
Per osservare raggi cosmici di energia estrema ( Per osservare raggi cosmici di energia estrema ( EECR, EECR, EE00 >> 5 5 ×× 10101919 eVeV ) ed ) ed ottenere una buona statistica ottenere una buona statistica osservativaosservativa in un tempo in un tempo ““ragionevoleragionevole”” servono servono rivelatori di particellerivelatori di particelle disposti su una disposti su una superficie enorme !superficie enorme !
High Energy
Very High Energy
Ultra High Energy
Extreme Energy
EECR
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SScientificcientificDDataataAAnalysisnalysis
EUSO a EUSO a bordobordo delladella ISSISS
M.C. Maccarone, IASF-Palermo, 18 Febbraio 2003
EUSO2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 201320122011
A C/DB
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Legge di Hubble
pendenza = 75 km/s/Mpcdetta Costante di Hubble
v=HR
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P.Galeotti Cosmologia - marzo 2004 29
La La frequenzafrequenza delladella luceluce cambiacambia per il moto per il moto relativo tra sorgente e osservatorerelativo tra sorgente e osservatore
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Lo spostamentoDoppler permette
di misurare velocità radiali
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P.Galeotti Cosmologia - marzo 2004 31
Ma anche quello delleMa anche quello dellegalassie dallo galassie dallo spostamento verso ilspostamento verso ilrosso (rosso (redred--shiftshift) delle) dellerighe spettrali.righe spettrali.
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P.Galeotti Cosmologia - marzo 2004 40
Table of Cosmological ParametersPart I: 9 global FLRW parameters:
Freedman & Turner (Science, 2002)
Dark energy0.7 § 0.1ΩX
Massive neutrinos0.002 – 0.05Ων
CDM0.3 § 0.05ΩCDM
Baryons0.039 § 0.008Ωb
Density parameter1.03 § 0.03Ω0
CMB temperature2.725 § 0.001KT0
Age of the Universe13 § 1.5t0
Deceleration parameter
-0.67 § 0.25q0
Present expansion rate72§7km/sec/Mp
c
H0
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The horizonis 95% cloudy!
STScI
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Abbondanze universali
Origine deglielementi chimici
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