big bang
Il modello cosmologico dell'espansione dell'universo
Il Big Bang (pron. inglese /biɡˈbænɡ/, letteralmente "Grande Scoppio") è un modello cosmologico secondo cui l'universo iniziò a espandersi a velocità elevatissima in un tempo finito nel passato a partire da una condizione di curvatura, temperatura e densità estreme e questo processo continua tuttora.
Il modello si fonda sulla teoria della relatività generale e sull’osservazione sperimentale dell'espansione dell'universo, ed è quello predominante nella comunità scientifica sulla base di prove e osservazioni astronomiche. In particolare la buona corrispondenza dell'abbondanza cosmica degli elementi leggeri come l'idrogeno e l'elio con i valori previsti in seguito al processo di nucleosintesi primordiale, e ancor più l'esistenza della radiazione cosmica di fondo, con uno spettro in linea con quello di corpo nero, hanno convinto la maggior parte degli scienziati che un evento simile al Big Bang ha avuto luogo quasi 14 miliardi di anni fa.
Tuttavia la teoria ha dei limiti: procedendo idealmente a ritroso nel tempo, in un processo inverso all'espansione, densità e temperatura aumentano fino a un istante nel cui intorno questi valori tendono all'infinito e il volume tende a zero, così che le attuali teorie fisiche non sono più applicabili (singolarità). Per questo il modello del Big Bang come concepito sulla base solo della relatività generale fornisce un'ottima descrizione dell'evoluzione dell'universo da un determinato momento in poi, ma non è adeguato a descrivere la condizione iniziale. Inoltre, alcune osservazioni sperimentali succedutesi nel tempo, come quella di un universo sostanzialmente piatto, e il cosiddetto problema dell'orizzonte rappresentano ulteriori limiti. Per tali motivi sono state proposte integrazioni della teoria originaria, principalmente il modello dell'inflazione cosmica.
Sul fronte sperimentale, negli acceleratori di particelle si studia il comportamento della materia e dell'energia in condizioni estreme, vicine a quelle in cui si sarebbe trovato l'universo durante le prime fasi del Big Bang, ma senza la possibilità di esaminare il livello di energia all'inizio dell'espansione.