[¯|¯] L'era adronica e l'era leptonica

giovedì, Agosto 10th, 2017

era adronica,era leptonica,universo primordiale — **Fonte dell'immagine: Link**

Nella sezione precedente abbiamo visto che nell'epoca cosmologica corrispondente a t_QH=(circa)=10^-5s l'universo subisce una transizione di fase per cui l'interazione forte si intensifica, confinando i quark negli adroni; precisamente nei mesoni che hanno struttura

e nei barioni che hanno invece struttura qqq. Abbiamo poi visto che tra i mesoni adronicamente stabili troviamo il pione π nei suoi tre stati di carica: π^-,π°,π⁺. Quindi definiamo era adronica, l'era cosmologica corrispondente a t>=t_QH. Ovviamente in tale periodo oltre agli adroni, troviamo i leptoni e le rispettive antiparticelle.

Quando la temperatura dell'universo scende a valori tali che k_BT<=130 MeV , i processi

non sono più energicamente possibili. Per contro, risultano attivi i processi inversi:

che rendono possibile il decadimento del pione.

A T_π ha inizio l'era leptonica; il nome deriva dal fatto che ora l'universo è prevalentemente costituito dai leptoni (e^-,ν_e), (µ^-,ν_µ}) oltre che da una componente non relativistica di neutroni e protoni. Bisognerebbe tener conto anche dei leptoni τ e η, ma tali particelle sono molto più pesanti dei muoni ( m_τ=(circa)=1784.2 MeV ) e pertanto sono già annichilite. Tuttavia, è necessario considerare i neutrini tauonici ν_τ.
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[¯|¯] L'universo primordiale e l'era delle transizioni di fase

giovedì, Agosto 10th, 2017

universo primordiale,era delle transizioni di fase — **Fonte dell'immagine: Link**

Possiamo scrivere la legge che esprime l'andamento della temperatura del fluido cosmologico in epoche primordiali, attraverso la temperatura di Planck T_P=(circa)=1.4×10³²K :

Qui è a_P=a(t_P). A causa dell'evoluzione temporale della temperatura, ci aspettiamo che l'universo subisca una serie di transizioni di fase, a partire dal tempo di Planck t_P=(circa)=10⁴⁴s .

Ricordiamo che una transizione di fase è un processo attraverso il quale un sistema a molte particelle passa da una fase disordinata, che ha un certo grado di simmetria, a una fase ordinata, dotata di un grado minore di simmetria o viceversa. Un tale processo è termodinamicamente descritto attraverso un parametro d'ordine, una variabile termodinamica estensiva identicamente nulla nella fase disordinata. Un classico esempio di transizione di fase è offerto dal ferromagnetismo. Come è noto, in un sistema ferromagnetico un numero macroscopico di spin degli atomi si polarizza spontaneamente (cioè in assenza di un campo magnetico esterno), dando origine a un campo magnetico macroscopico. Però ciò si verifica solo se il sistema è in equilibrio termodinamico a una temperatura T < T_c, essendo T_c una temperatura critica (temperatura di Curie) oltre la quale gli spin si depolarizzano a causa dell'agitazione termica.
(Per essere più specifici, al di sotto della temperatura di Curie, la condizione di «parallelismo» degli spin che dà luogo a una magnetizzazione permanente, è energicamente più vantaggiosa).

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