Emissione di Corpo Nero e Applicazioni Astrofisiche

“Per me la Fisica costituisce un sistema perfettamente armonioso ed essenzialmente completo. All’orizzonte scorgo solamente due piccole nubi oscure: il risultato negativo dell’esperienza di Michelson e Morley e l’insufficienza della legge di Rayleigh e Jeans se applicata alle frequenze dell’ultravioletto”. Così parlava William Thomson Kelvin alla fine del XIX secolo riguardo alla fisica conosciuta fino ad allora. Egli riteneva che la fisica avesse ormai svelato ogni aspetto legato alla Natura e al suo funzionamento. Le uniche ombre scorte all’orizzonte erano quelle legate all’esperienza di Michelson e Morley e all’insufficienza della legge di Rayleigh e Jeans. Ebbene, furono proprio queste che inaspettatamente portarono a una rivoluzione all’interno della fisica e costrinsero a rivalutare alcune assunzioni precedentemente fatte. La prima diede spunto ad Einstein per lo sviluppo della teoria sulla relatività, mentre la seconda permise a Planck di fondare le basi della meccanica quantistica tramite lo studio del corpo nero. Con tale introduzione il presente elaborato si pone l’obbiettivo di presentare l’emissione di corpo nero evidenziandone gli aspetti salienti e le proprietà più importanti. Si partirà innanzitutto dalla sua definizione, con qualche cenno storico al processo che indusse Kirchhoff all’ideazione di tale concetto. Successivamente verranno spiegate le leggi empiriche derivanti dalle osservazioni e verrà riportato il percorso svolto per la derivazione dello spettro di corpo nero, dai primi tentativi basati sulla fisica “classica”, fino all’approccio quantistico di Max Planck che permise di risolvere il problema della catastrofe ultravioletta. Nella seconda parte dell’elaborato, inoltre, verranno riportate alcune applicazioni astrofisiche del modello di corpo nero, partendo dalla sorgente che meglio lo riproduce e arrivando a quella che se ne discosta di più: nello specifico si parlerà di radiazione cosmica di fondo, stelle, pianeti e polvere.