8.
Penzias e Wilson - Radiazione cosmica di fondo
Arno Penzias (1933), radioastronomo statunitense di origine tedesca, e Robert Wilson (1936), radioastronomo statunitense, hanno scoperto, nel 1964, la radiazione cosmica di fondo a microonde. L'Accademia Svedese delle Scienze, che nel 1978 assegnò a Penzias e Wilson il Nobel per la Fisica, aveva motivato la scoperta sottolineando che quella di Penzias e Wilson è un risultato di fondamentale importanza perchè ci permette di avere notizie dei processi cosmici che avvennero al tempo della nascita dell'Universo. Come molte scoperte essa fu accidentale. Nel 1964, Penzias e Wilson stavano studiando un'antenna usata per le telecomunicazioni via satellite nei laboratori Bell della AT&T a Holmdel. Holmdel è una cittadina del New Jersy distante solo un paio d'ore da New York, un posto rurale, tranquillo senza che ci sia l'agitazione ed il frastuono della grande metropoli. Penzias e Wilson si ripromettevano di studiare in questo posticino tranquillo il rumore radioelettrico proveniente dal cielo al fine di migliorare la qualità delle comunicazioni. L'antenna usata da Penzias e Wilson era uno strumento ad alto rendimento, a forma di tromba. Quando l'apertura punta verso il cielo il rumore di fondo, che ha una temperatura di circa
T= 300°K, produce un rumore nell'antenna di 0,3°K, mentre nei comuni radiotelescopi non scende al di sotto di 20-30°K. Nel Maggio del 1964, Penzias e Wilson incominciarono a misurare il rumore radioelettrico proveniente dallo zenit. Il risultato fu di 6,7°K. Eliminando l'assorbimento atmosferico e l'effetto della stessa antenna, il rumore netto proveniente dallo zenit sembrava sembre essere sempre di 3,5°K. Questo valore era troppo elevato secondo Penzias e Wilson che perciò si rifiutarono di accettarlo. Essi pensarono che ci fosse qualcosa nell'antenna che non funzionasse e perciò controllarono ogni suo punto per capire quale potesse essere la causa nella determinazione di questo valore di 3,5°K. Pulirono alla perfezione l'antenna ma non riuscirono ad abbassare il valore di 3,5°K. Nell'anno seguente, essi misurarono ancora lo stesso valore non solo puntando l'antenna verso lo zenit ma anche verso qualsiasi altra direzione del cielo. Inoltre essi constatarono che il segnale non subiva variazioni stagionali. Con il passare del tempo diventava chiaro che quel valore di 3,5°K non era causato dalla superficie terrestre, nè dal Sistema Solare, nè da qualsiasi altra sorgente radio. Era piuttosto una radiazione diffusa in tutto lo spazio, omogenea in tutte le direzioni e successivamente venne chiamata radiazione cosmica di fondo. Oggi noi sappiamo che l'Universo è colmo di un mare di radiazione che ha una temperatura di poco superiore a 2.7°K e che può essere rivelata sia dai radiotelescopi terrestri che dagli strumenti a bordo dei satelliti. Questa radiazione viene interpretata come il residuo della radiazione dovuta all'esplosione iniziale che, secondo il modello del Big-Bang, ha dato origine all'Universo.
Arno Penzias (1933), radioastronomo statunitense di origine tedesca, e Robert Wilson (1936), radioastronomo statunitense, hanno scoperto, nel 1964, la radiazione cosmica di fondo a microonde. L'Accademia Svedese delle Scienze, che nel 1978 assegnò a Penzias e Wilson il Nobel per la Fisica, aveva motivato la scoperta sottolineando che quella di Penzias e Wilson è un risultato di fondamentale importanza perchè ci permette di avere notizie dei processi cosmici che avvennero al tempo della nascita dell'Universo. Come molte scoperte essa fu accidentale. Nel 1964, Penzias e Wilson stavano studiando un'antenna usata per le telecomunicazioni via satellite nei laboratori Bell della AT&T a Holmdel. Holmdel è una cittadina del New Jersy distante solo un paio d'ore da New York, un posto rurale, tranquillo senza che ci sia l'agitazione ed il frastuono della grande metropoli. Penzias e Wilson si ripromettevano di studiare in questo posticino tranquillo il rumore radioelettrico proveniente dal cielo al fine di migliorare la qualità delle comunicazioni. L'antenna usata da Penzias e Wilson era uno strumento ad alto rendimento, a forma di tromba. Quando l'apertura punta verso il cielo il rumore di fondo, che ha una temperatura di circa
T= 300°K, produce un rumore nell'antenna di 0,3°K, mentre nei comuni radiotelescopi non scende al di sotto di 20-30°K. Nel Maggio del 1964, Penzias e Wilson incominciarono a misurare il rumore radioelettrico proveniente dallo zenit. Il risultato fu di 6,7°K. Eliminando l'assorbimento atmosferico e l'effetto della stessa antenna, il rumore netto proveniente dallo zenit sembrava sembre essere sempre di 3,5°K. Questo valore era troppo elevato secondo Penzias e Wilson che perciò si rifiutarono di accettarlo. Essi pensarono che ci fosse qualcosa nell'antenna che non funzionasse e perciò controllarono ogni suo punto per capire quale potesse essere la causa nella determinazione di questo valore di 3,5°K. Pulirono alla perfezione l'antenna ma non riuscirono ad abbassare il valore di 3,5°K. Nell'anno seguente, essi misurarono ancora lo stesso valore non solo puntando l'antenna verso lo zenit ma anche verso qualsiasi altra direzione del cielo. Inoltre essi constatarono che il segnale non subiva variazioni stagionali. Con il passare del tempo diventava chiaro che quel valore di 3,5°K non era causato dalla superficie terrestre, nè dal Sistema Solare, nè da qualsiasi altra sorgente radio. Era piuttosto una radiazione diffusa in tutto lo spazio, omogenea in tutte le direzioni e successivamente venne chiamata radiazione cosmica di fondo. Oggi noi sappiamo che l'Universo è colmo di un mare di radiazione che ha una temperatura di poco superiore a 2.7°K e che può essere rivelata sia dai radiotelescopi terrestri che dagli strumenti a bordo dei satelliti. Questa radiazione viene interpretata come il residuo della radiazione dovuta all'esplosione iniziale che, secondo il modello del Big-Bang, ha dato origine all'Universo.
