Cenni al modello del Big Bang, inflazione e materia oscura

La descrizione dell’Universo su scala cosmologica richiede il confronto tra evidenze osservative e modelli fisici in grado di ricostruirne l’evoluzione. In questo lavoro vengono analizzati alcuni dei principali elementi alla base del modello cosmologico moderno, con particolare attenzione all’espansione dell’Universo, alle condizioni fisiche dell’Universo primordiale, all’inflazione e alla materia oscura. L’espansione cosmica viene introdotta attraverso la legge di Hubble-Lemaître, che mette in relazione il redshift delle galassie con la loro distanza. Sono quindi esaminate la radiazione cosmica di fondo e l’abbondanza primordiale dell’elio, che costituiscono importanti evidenze di un Universo primordiale caldo e denso. A partire dal principio cosmologico vengono descritti la metrica di Robertson-Walker e il concetto di densità critica, evidenziandone il ruolo nella geometria e nella dinamica dell’Universo. L’evoluzione cosmologica viene ricostruita dalle condizioni estreme dell’epoca di Planck fino alla nucleosintesi primordiale. Sono inoltre discussi i problemi dell’orizzonte e della piattezza e viene introdotta l’inflazione come possibile soluzione. La seconda parte è dedicata alla materia oscura, la cui presenza è richiesta per spiegare diversi fenomeni gravitazionali non riconducibili alla sola materia barionica. Vengono analizzate le curve di rotazione delle galassie a spirale e il lensing gravitazionale, insieme alle principali proprietà e categorie dei candidati, con particolare attenzione alle Weakly Interacting Massive Particles (WIMP). Sono infine presentate le principali strategie sperimentali di ricerca, distinguendo tra rivelazione diretta, indiretta e mediante acceleratori. Il quadro complessivo viene ricondotto al modello ΛCDM, nel quale materia oscura fredda e costante cosmologica Λ costituiscono componenti fondamentali dell’Universo osservato. Nonostante la sua efficacia descrittiva, la natura microscopica della materia oscura rimane sconosciuta.