[¯|¯] Evoluzione termica dell’Universo prima del disaccoppiamento

[¯|¯] Evoluzione termica dell'Universo prima del disaccoppiamento

Agosto 7th, 2017 | by Marcello Colozzo |

Abbiamo visto che per t>t_dec, materia e radiazione sono disaccoppiate e la temperatura di questi due sistemi fisici evolve secondo leggi diverse, Viceversa, per tdec, i suddetti sistemi sono accoppiati e come tali avranno una temperatura comune che abbiamo indicato con T(t). Ad epoche ancora più primordiali e precisamente per trec, tale accoppiamento risulta ancora più efficace, giacché gli atomi di idrogeno sono ionizzati. Infatti, in questo caso i fotoni interagiscono direttamente con gli elettroni liberi e tale processo presenta una sezione d'urto (sezione d'urto Thomson)

maggiore di &sigma:_H. In altri termini per trec, l'interazione radiazione-materia è istantanea nella scala dei tempi di espansione dell'universo. Il verificarsi di questa circostanza implica che materia e radiazione sono fortemente accoppiate. In questo intervallo di tempo possiamo decomporre il sistema in una componente radiativa (gas di fotoni) e in una componente materiale (plasma elettricamente neutro di elettroni e protoni). Ci proponiamo di determinare l'evoluzione temporale della temperatura del sistema.

In una prima rozza approssimazione, trascuriamo la componente elettronica (in quanto è m_e«m_p) e trattiamo il gas di protoni come una gas perfetto che segue la statistica di Boltzmann. L'energia interna del sistema è, con ovvio significato dei simboli: