8.6 Origine standard della radiazione cosmica di fondo a microonde

Indice ／ Capitolo 8: Teorie di paradigma messe in discussione dalla Teoria dei Fili di Energia

Obiettivo in tre passaggi

• Spieghiamo come il quadro standard descrive l’origine e i pattern della radiazione cosmica di fondo a microonde (CMB) e perché questa narrazione ha prevalso.
• Indichiamo i dettagli osservativi che continuano a metterla alla prova: anomalie ai grandi angoli, “intensità” del lensing e tensioni tra sonde.
• Proponiamo una riformulazione unificata su una base fisica comune: usare il rumore locale tensoriale (TBN) come sfondo termalizzato e la gravità tensoriale statistica (STG) come sovraincisione di paesaggio, con alimentazione microscopica continua da particelle instabili generalizzate (GUP). Di seguito scriviamo per esteso —alla prima occorrenza— «particelle instabili», «gravità tensoriale statistica» e «rumore locale tensoriale», e poi manteniamo tali denominazioni.

I. Cosa afferma il quadro dominante

1. Tesi centrale

• L’Universo primordiale era un plasma caldo, con fotoni fortemente accoppiati alla materia carica. Con il raffreddamento e la rarefazione, ricombinazione e disaccoppiamento liberarono i fotoni e lasciarono un quasi corpo nero a 2,7 K: la CMB.
• Le anisotropie di temperatura riflettono perturbazioni primordiali; le oscillazioni acustiche fotone–barione imprimono un ritmo di picchi e valli; la polarizzazione in modo E conferma tale disegno.
• Le strutture a grande scala tardive ritoccano lievemente la CMB tramite lensing (levigatura alle piccole scale e fuga E→B) ed evoluzione dei potenziali lungo la linea di vista (ad esempio l’effetto Sachs–Wolfe integrato), trattati come correzioni di secondo ordine.

2. Perché risulta convincente

• Forza quantitativa: posizioni dei picchi e altezze relative negli spettri di potenza di temperatura e polarizzazione sono previste e adattate con alta precisione.
• Coerenza multi-dato: un solo quadro vincola congiuntamente temperatura, polarizzazione, lensing e la “riga” angolare.
• Pochi parametri: pochi gradi di libertà bastano a inferenze cosmologiche precise e confrontabili.

3. Come leggerla
   Il racconto combina storia termica e perturbazioni primordiali, con “piccole modifiche tardive”. Le anomalie ai grandi angoli e le tensioni tra sonde sono spesso trattate come fluttuazioni statistiche o sistematiche per conservare la coerenza globale.

II. Difficoltà osservazionali e dibattiti

• Lievissime incongruenze ai grandi angoli
  Allineamenti dei multipoli bassi, asimmetria emisferica e la celebre macchia fredda, presi singolarmente, non sono risolutivi; tuttavia la loro combinazione e persistenza rendono scomoda un’interpretazione puramente casuale.
• Preferenza per un lensing più forte
  Gli aggiustamenti della CMB tendono a favorire una levigatura da lensing leggermente più intensa di quanto indichino alcune misure di lente debole e crescita; le ampiezze non sempre concordano.
• Silenzio delle onde gravitazionali primordiali
  Un modo B robusto non è ancora confermato, il che spinge le “storie minime” dell’Universo primordiale verso versioni più miti o più complesse.
• Piccole tensioni tra sonde
  L’“aspetto tardivo” dedotto dalla CMB presenta scarti deboli ma sistematici rispetto a lente debole, distorsioni nello spazio dei redshift e crescita degli ammassi; in genere si ricorre a feedback, sistematiche o gradi di libertà aggiuntivi per conciliarli.

Conclusione breve
L’origine standard rende al meglio all’ordine principale, ma lascia spazio di interpretazione nei dettagli: anomalie di grande angolo, forza del lensing e coerenza tra sonde.

III. Riformulazione in EFT e cosa cambia per il lettore

Sintesi in una frase
Il corpo a 2,7 K della CMB nasce quando il rumore locale tensoriale si termalizza rapidamente nel “calderone spesso” primordiale (forte accoppiamento, diffussione intensa e cammino libero medio brevissimo), producendo uno sfondo quasi di corpo nero. I dettagli fini risultano dalla sovrapposizione dei battiti acustici e della proiezione di un paesaggio tensoriale; lungo il percorso, solo il lensing da gravità tensoriale statistica e un’evoluzione di traiettoria acromatica introducono ritocchi dolci, senza dipendenza cromatica. A livello microscopico, particelle instabili forniscono energia e trazione in continuo tramite processi di “tira–rilascia”.

Immagine intuitiva
Immaginiamo la CMB come un negativo già sviluppato:

1. lo sfondo è fissato dall’annerimento precoce del “brodo” termico;
2. il disegno somma “colpi di pelle di tamburo” (acustica) e “proiezione del rilievo” (paesaggio tensoriale);
3. il cammino ottico attraversa un vetro leggermente ondulato e in lenta evoluzione (lensing + evoluzione di traiettoria), che arrotonda i dettagli e sposta l’insieme in modo acromatico.

Tre punti essenziali

1. Sfondo vs disegno (separazione più nitida dei meccanismi)
   • Sfondo (corpo): il rumore locale tensoriale si termalizza in fretta e cancella preferenze di frequenza; quando si congelano i canali che alterano la “miscela dei colori”, la temperatura si blocca sul riferimento di 2,7 K.
   • Disegno (dettagli):
     1. Incisione acustica: compressione e rimbalzo fotone–barione si sommano in fase solo entro la «finestra di coerenza», che stabilisce la spaziatura dei picchi e il contrasto pari/dispari;
     2. Sovraincisione di paesaggio: pozzi e barriere del potenziale tensoriale proiettano dove è “più profondo o più alto”, fissando il tono a grande angolo;
     3. Trama di polarizzazione: la diffusione anisotropa al disaccoppiamento genera modi E ordinati che corroborano il ritmo termico.
2. Anomalie come filigrana residua (non un secchio di rumore)
   Allineamenti a basso ℓ, asimmetria emisferica e macchia fredda si leggono come impronte di un residuo tensoriale a scala ultra-grande. Devono riecheggiare nelle stesse direzioni preferite della convergenza in lente debole e nei residui di distanza, invece di essere rubricati come “caso/sistematico”.
3. Una mappa, molti usi (basemap condivisa)
   Un’unica mappa di potenziale tensoriale dovrebbe spiegare contemporaneamente:
   • le orientazioni a basso multipolo e la levigatura di piccola scala nella CMB;
   • la convergenza da lente debole/cisagliamento cosmico con preferenza direzionale;
   • i micro-spostamenti direzionali delle distanze in supernove e BAO;
   • la “trazione aggiuntiva” nelle regioni esterne dei dischi galattici.
     Se ogni dataset richiede la propria “pezza”, la riformulazione unificata non regge.

Indizi verificabili (esempi)

1. Crescita della correlazione E/B–convergenza alle piccole scale: i modi B dovrebbero correlare più fortemente con la convergenza (o il cisagliamento) a piccoli angoli, coerente con una “curvatura lungo la via” dipendente dalla scala.
2. Firma acromatica di traiettoria: blocchi di temperatura che si spostano insieme tra frequenze indicano evoluzione di traiettoria e non polveri colorate.
3. Convergenza con mappa condivisa: la stessa mappa tensoriale deve ridurre i residui sia del lensing della CMB sia della lente debole galattica; se servono mappe diverse, viene a mancare il supporto alla riformulazione.
4. Echi della filigrana: direzioni preferenti (allineamento a basso ℓ, macchia fredda) dovrebbero emergere, deboli ma coerenti, in residui di distanza, sovrapposizione ISW e convergenza.
5. Righello BAO–CMB coerente nel dettaglio: la scala di coerenza fissata dai picchi acustici deve integrarsi con il righello BAO su una sola mappa, senza messe a punto indipendenti.

Cosa cambia per il lettore

1. Punto di vista: si passa dal “bagliore dell’esplosione” a “sfondo termico di rumore locale tensoriale + sovraincisione di paesaggio tensoriale”, in cui le “anomalie” diventano filigrane utili per un’immagine congiunta.
2. Metodo: usiamo i residui per mappare il rilievo; chiediamo che CMB, lente debole e micro-spostamenti direzionali di distanza si allineino nelle stesse direzioni e negli stessi ambienti.
3. Aspettative: non puntare su un modo B forte; cercare micro-bias coerenti, convergenza “stessa mappa” tra lensing e distanza ed eventuali spostamenti acromatici dovuti all’evoluzione del percorso.

Sintesi della sezione

1. L’origine standard — storia termica più perturbazioni primordiali — descrive con precisione il corpo e il ritmo della CMB, ma nei dettagli (grandi angoli, forza del lensing, coerenza inter-sonda) può apparire «a collage».
2. La riformulazione come «mare di energia» unifica la CMB in sfondo termico di rumore locale tensoriale + sovraincisione di paesaggio tensoriale:
   • lo sfondo quasi di corpo nero e l’uniformità derivano dalla termalizzazione rapida nel calderone primordiale;
   • scala e orientazione del disegno nascono dai battiti acustici e dal paesaggio tensoriale;
   • lungo la via, la gravità tensoriale statistica incurva e leviga, genera modi B deboli e l’evoluzione di traiettoria acromatica imprime uno spostamento globale.
3. Sul piano metodologico, una mappa condivisa consente «una mappa, molti usi» tra sonde, trasforma le «anomalie» in indizi per un’immagine congiunta e riduce le ipotesi rafforzando al tempo stesso i test.