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Misurare la temperatura dell'universo
Scritto da Luca Terenzi
Ultimo aggiornamento: 28.11.2014
23 marzo 2009

ImagePer misurare la temperatura di un oggetto siamo abituati ad usare termometri. Eppure, in certi casi, lo strumento ideale può essere una radio. O meglio, un'antenna per le microonde.

Il principio di funzionamento di un termometro si basa sulla misura di una qualche particolare proprietà fortemente dipendente dalla temperatura, ad esempio il vecchio termometro al mercurio, messo al bando proprio in questo periodo, sfruttava la dilatazione termica del mercurio, il cui volume quindi aumentava in modo visibile al contatto con un corpo più caldo, ad esempio un corpo umano.

Un'altra proprietà fisica strettamente correlata alla temperatura di un corpo è l'emissione di radiazione elettromagnetica; ad esempio, a temperatura ambiente (circa 20°-30° C, o 300 K) l'emissione di un corpo ha massima intensità nell'infrarosso. Per questo tramite i visori ad infrarossi si riescono a distinguere al buio corpi diversi in base alla loro differente temperatura, e quindi emissione termica.

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Immagine ad infrarossi di una scarpa appena tolta (sx) e mappa delle temperature dell'Universo primordiale misurata da radiometri a microonde (dx). Le zone rosse sono a temperatura più alta quelle blu a temperature più basse. Credits: NASA/JPL-Caltech, NASA/WMAP

Ad una temperatura molto più fredda, come è quella della radiazione di fondo cosmico (circa -270° C, ovvero 2.7 K), l'emissione più intensa è invece localizzata nella regione delle microonde, un intervallo di frequenze compreso tra le onde radio e gli infrarossi. Le antenne dello strumento Planck LFI sono perciò "sintonizzate" su questo intervallo di frequenze, più alte rispetto alle comuni stazioni radiofoniche, che tipicamente trasmettono intorno ai 100 MHz, o ai comuni telefonini, che ricevono intorno a 1GHz, ovvero 1000 MHz. Le antenne di LFI somigliano di più ad una comune antenna satellitare, ma molto più elaborate e sensibili.

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L'antenna di una comune radiolina riceve a frequenze dell'ordine dei 100 MHz, quella dei telefonini a 1-2 GHz, le paraboliche ricevono intorno a 11 GHz e le antenne di Planck LFI tra i 30 e i 70 GHz