L’atomo di idrogeno: righe, serie e sua importanza in astrofisica

Questa tesi si apre con una descrizione quantistica dell'atomo di idrogeno. Esso è semplice dal punto di vista atomico, ma proprio grazie alla sua enorme abbondanza e alle sue transizioni osservabili costituisce uno strumento fondamentale per indagare l'Universo. In particolare viene approfondita la struttura iperfine, fondamentale per comprendere l'origine della celebre riga a 21 cm dell'idrogeno. L'attenzione viene poi spostata sulle serie spettrali originate dall'interazione tra l'atomo e la radiazione, presenti negli spettri stellari e importanti per comprenderne la struttura. Viene spiegata brevemente l'origine dello spettro continuo del Sole. Inoltre viene riportato il caso dell'eclissi solare vista in Australia il 20 aprile 2023, in cui è stato possibile osservare righe in emissione della serie di Balmer. Viene poi discussa l'importanza dell'idrogeno su scala galattica, descrivendo il mezzo interstellare, dove l'elemento in esame si trova in diverse forme. L'esempio riportato riguarda la nostra Galassia, la Via Lattea, in cui la curva di rotazione del gas HI, diventa un tracciante della materia oscura. Il percorso proposto mostra quindi come le proprietà quantistiche dell’atomo di idrogeno possano tradursi in strumenti osservativi fondamentali per lo studio di strutture e fenomeni su scala astronomica.