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Big Bang nucleosynthesis

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Academic year: 2021

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Big Bang nucleosynthesis

Quanti barioni ci possono essere nell'universo?

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Reazioni dopo t>10-2 s, T~20 MeV

e + n e- + p

e + p e+ + n

n p + e- + e ( = 885.7 s)

Nn/Np = exp(-Q/kT) Q = (Mn-Mp)c2 = 1.293 MeV

Freeze out kT = 0.80 MeV Nn/Np = exp(-Q/kT) = 0.20 n + p 2H+  + Q Q=2.2 MeV

Moltissimi (109) rispetto a n,p

(annichilazione barioni-antibarioni)

Quando kT = 0.05-0.06 MeV (t~300 s) D freeze-out.

r=Nn/Np = 0.135 (dopo il decadimento dei neutroni) Y = 4NHe/(NH4+NHe) = 2r/(1+r) ~ 0.24

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t=300 s, T~00.5 MeV

3He + 4He 7Be +

7Be + n 7Li + p

Più tardi 7Be + e- 7Li +

La velocità delle reazioni dipende dalla densità di barioni espressa come:

10 = 1010(nB/n)

n nota da misure di CMB Definizione B = B c dove

c = 3H02/8GN densità massa critica (H0 parametro di Hubble oggi, GN costante di Newton)

10 = 274 h2B dove h = H0(100 km/s) (h~0.7)

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Densità barionica

La densità barionica si estrae da

10 = 6.11 +- 0.20

h2B = 0.0223 +- 0.0007

B ~ 0.044

D'altra parte sappiamo da misure cosmologiche

~ c e dunque che il contributo barionico alla densità dell'universo è minoritario.

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