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April 18, 2001
PETER GREEK AS WEIGHING THE UNIVERSE
The findings of De Bernardis, Peacock and Riess energy and weight
There is a dark force opposite to the force of the universe gravitational attraction and acting expansive sense
They took a glimpse of heaven along more than 3 billion light years all around the Earth, studied systematically 140,000 galaxies. They have rebuilt the map with a precise definition of detail like no other before. And finally, they "weighed". The greatest precision weighing, perhaps, ever created by man, the firm of John Peacock, of the Royal Observatory Edinburgh and the Anglo-Australian team of astronomers led by him in the "2DF collaboration," published in recently in the journal Nature, not only gave us a map of the local universe and the structure of large-scale distribution of galaxies in the universe more detail in the history of astronomy. There said just how much matter is in the universe. There has only said that most of this course is an exotic form and constitution and to us unknown. But it also revealed that the 'object' that weighs much more in our bizarre universe is ... vacuum. Really is not just for a single scientific research. None of these results obtained from the "2DF collaboration" is a novelty. But together, these results provide the strongest confirmation of cosmic scenery, in many ways unexpected, that has emerged in the last few months.
A scenario that, as never before in the history of cosmology is based on three new observational data and solid. Il principale di questi dati è stato ottenuto, non più di un anno fa, da un gruppo di astronomi diretto dall'italiano Paolo de Bernardis. Grazie alle osservazioni di strumenti montati su un banale pallone capace di raggiungere gli strati alti dell'atmosfera, Boomerang, il gruppo di de Bernardis ha dimostrato che viviamo in un universo "piatto". Il che significa, semplicemente, che la sua geometria è quella euclidea.
La teoria della relatività impone che uno spazio piatto, disegnato dalla geometria euclidea, debba avere una particolare densità di materia. Anzi, poiché la materia è equivalente all'energia, l'universo piatto deve avere una particolare densità di materia/energia. Per convenzione questa densità critica è chiamata omega, ed è posta uguale a 1. Da molti anni gli astronomi e i cosmologi, studiando alcune centinaia di galassie e cluster di galassie, trovano che la materia presente nello spazio intorno alla Via Lattea è, presente in quantità molto inferiore a quella della densità critica. Di più. La gran parte di questa rada materia è scura. Viene pesata dalle bilance gravitazionali usate dagli astronomi, ma risulta del tutto invisibile. Così invisibile, che alcuni dubitano che essa esista davvero e pensano che sia solo il frutto di un clamoroso errore di pesata.
La "2dF collaboration" di John Peacock consente di chiarire il quadro. Studiando non più poche centinaia di galassie in uno spicchio di cielo lungo 400 milioni light years away, as astronomers had done until last month, but over a hundred of thousands of galaxies in a slice of deep-sky 3 billion light years, the Anglo-Australian group has confirmed that the matter in the cosmos, reaches about 30% of the critical density. He confirmed that the ordinary matter, the baryonic matter of stars and planets, the material of which we are made to be clear, does not exceed 3% of critical density.
The effects of "Boomerang collaboration" and "2DF collaboration" are all problems. Perhaps the most important problems of scientific cosmology .. The first problem concerns the fact that 90% of matter in the universe is not only dark, invisible ai nostri occhi e ai nostri strumenti. Ma è anche sconosciuta. Non sappiamo, di cosa sia fatta. Scoprire la consistenza di questa materia esotica è la sfida che impegna una nuova disciplina della fisica, la cosiddetta fisica delle astroparticelle. Gli studiosi di questa nuova branca della fisica e della cosmologia hanno molti candidati da proporre, ma non hanno ancora alcuna certezza.
Il secondo problema è ancora più intrigante e culturalmente più profondo. Se il nostro universo ha una densità critica uguale a 1, e se tutta la materia cosmica, anche quella esotica e sconosciuta, non riesce a spiegare che il 30% di questo valore, cosa contribuisce al restante 70% del peso universale? Non lo sappiamo. Al momento abbiamo un'unica spiegazione possibile. A dare di gran lunga il maggiore contributo al peso dell'universo non è la materia, ma l'energia. Ma non sappiamo dove sia e cosa possa generare tanta energia. L'unica fonte plausibile capace di generare una simile quantità di energia che riusciamo a immaginare è il vuoto.
Un vuoto particolare, quantistico. Un vuoto che non è il nulla, ma è un vuoto attivo. Capace di esercitare una pressione, di generare energia. Anzi di generare il 70% dell'energia cosmica.
Il vuoto che esercita una pressione è certo un'idea compatibile con la meccanica quantistica. Ma c'è una grande differenza, nel mondo della scienza, tra un'ipotesi plausibile che ben si inquadra nella teoria generale e una osservazione diretta. Fino a poco tempo fa, nessuno aveva avuto modo di osservare l'energia prodotta dal vuoto cosmico. E nessuno aveva preso in seria considerazione l'idea che l'energia del vuoto potesse costituire il 70% dell'energia dell'universo. All'inizio del mese di aprile, però, Adam G. Riess, dello Spacé Telescope Science Institute di Baltimora e un gruppo di suoi colleghi hanno giurato di avere tra le mani la prova dell'esistenza di questa energia. La prova è nascosta nella luce generata dall'esplosione di una stella supernova, la " 1997 FF", che ha impiegato oltre dieci miliardi di anni per raggiungere l'occhio, più che mai attivo, del telescopio spaziale Hubble. Riess e i suoi collaboratori hanno rilevato che la luminosità della " 1997 FF" is twice that expected. And that, for a variety of reasons it is difficult to summarize, it means that the universe for at least ten billion years is expanding with increasing speed. In fact, in 1998 several groups of scientists have measured an acceleration in the motion of the growing expansion of the universe. But those results were too ambiguous to be considered definitive. The supernova
"1997 FF" provides us with a new test today, more clear and precise, this strange phenomenon. Which can be explained in one way: there must be a source of energy in the universe able to overcome the force of gravity and give a push to get him away galaxies continues to increasingly velocemente l'una dall'altra. Ancora una volta, questa energia deve essere quella, quantistica, del vuoto.
Proviamo ora a riassumere. La collaborazione Boomerang ci dice che l'universo deve avere una certa quantità di materia/energia. La collaborazione "2dF" a metà marzo ci ha detto che la materia presente nell'universo, sia essa visibile che scura, copre solo il 30% di quella quantità, e quindi deve esistere una "energia scura" che costituisce il 70% della massa cosmica.
Adam Riess ci ha detto, che l'universo si sta espandendo a velocità crescente e che, responsabile di questa accelerazione, deve essere un'"energia scura" capace di generare una pressione negativa di "dare una spinta" alla materia cosmica. The negative pressure of this "dark energy" must be running counter to the gravitational pull that "forces" the cosmic matter to attract each other and fall in on itself.
Three observations made in recent months, even in recent days, and seem to agree, therefore, indicate the source of the quantum vacuum in a 'dark energy' that would not only be the predominant power in the universe but also the energy that can drawing the cosmic destiny.
Of course, we do not know yet the exact mechanisms by which the quantum vacuum can be heard all his weight on the cosmic scene. Certainly the scenario Paolo de Bernardis, John Peacock and Adam Riess we propose is the ultimate Copernican revolution.
We live in a universe in which matter is an exception. We are made of the rarest type of matter that exists. And we live on a planet any, of any one star, a galaxy that any, weapons insignificant, scattered here and there the empty body of the universe. see also
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