Metodi di teoria cinetica e meccanica statistica per la radiazione cosmica di fondo = Methods of kinetic theory and statistical mechanics for cosmic microwave background

La radiazione cosmica di fondo è una delle prove più significative a sostegno della teoria del Big Bang ed è utile per lo studio dell’Universo. Il suo spettro è molto simile allo spettro di un corpo nero, descritto dalla legge di Planck, con temperatura T= 2.725, ma alle basse frequenze si osservano delle distorsioni. Le distorsioni che sono prese in considerazione nei lavori scientifici sono sostanzialmente di due tipi: μ che dipende dal potenziale chimico e y che dipende dal parametro di Compton. In particolare, questa tesi si sofferma sulle ultime: quando assumono valori molto piccoli, il numero di occupazione definito come sovrapposizione di spettri di corpi neri è soluzione dell’equazione di Kompaneets. Espandendo con serie di Taylor il numero di occupazione di un corpo nero a temperatura T + ΔT si ottiene un contributo dato dalla legge di Planck e la distorsione di tipo y. In seguito, sono analizzati dei modelli simili con una piccola variazione alla temperatura: in particolare due di questi modificano quanto visto in precedenza addizionando una costante, mentre un altro sommando una variabile dipendente dalla frequenza adimensionale x. Su questi modelli si sono svolte diverse verifiche, cambiando il segno e il valore di ΔT o considerando solo i termini quadratici dell’espansione. Dal confronto tra questi si determina che il terzo dei modelli qui sviluppati, considerato con ΔT negativo, è in grado di rappresentare distorsioni maggiori dello spettro della CMB. Questo è interessante perché i dati raccolti dalle osservazioni astrofisiche dimostrano che la CMB subisce distorsioni maggiori di quelle che i modelli precedenti sono in grado di rappresentare.