Cosmology@Home - Informazioni generali

Per raggiungere l' obiettivo di determinare un modello matematico in grado di descrivedere l'Universo che oggi conosciamo, gli sviluppatori del progetto dell'Università dell'Illinois (U.S.A.) hanno sviluppato un'infrastruttura abbastanza complessa, composta da più elementi, tutti correlati tra loro.

L'applicazione CAMB che va in esecuzione sui nostri PC è in grado di simulare l'evoluzione dell'Universo dal Big Bang ad oggi a partire da un insieme di parametri iniziali. Alla fine dell'elaborazione vengono restituite al server del progetto le caratteristiche principali dell modello simulato a partire dai dati iniziali ricevuti.

I parametri iniziali sono suddivisi in tre classi, a seconda della loro natura:

- Classe 1: contenuto e geometria dell'Universo. Di questa classe fanno parte le variabili riguardanti la distribuzione della materia ordinaria, della materia oscura, dell'energia oscura e dei neutrini, e la velocità di espansione dell'universo (Costante di Hubble);
- Classe 2: la "fisica dell'inizio". In questa categoria rientrano i parametri che descrivono la fisica nei primissimi istanti successivi al Big Bang, quella che ha dato origine alle prime fluttuazioni di densità, ovvero i "semi primordiali" delle strutture galattiche attualmente esistenti;
- Classe 3: le proprietà dell'"energia oscura".

Ognuno di questi parametri ha un suo range di valori ammisibili, ovvero varia tra un suo valore minimo e un suo valore massimo. Combinando tra loro tutti i possibili valori che assumono tutti i vari parametri si ottiene una vastissima collezione di parametri iniziali per un'altrettanto vasta collezione di universi possibili.
Ogni insieme di parametri iniziali costituisce un'unità di lavoro che verrà consegnata ai nostri PC.

I risultati dell'elaborazione forniranno valori numerici relativi alle fluttuazioni nella radiazione cosmica di fondo, alla distribuzione delle galassie nell'Universo, alla sua velocità di espansione, ecc.

Confrontare i risultati del calcolo di ogni singola Work Unit con i dati forniti dalle più recenti ricerche nel campo dell'Astrofisica, sarebbe un procedimento troppo lungo, in quanto gli algoritmi di confronto tra i risultati delle simulazioni e i dati osservati dai fisici sono estremamente complessi. Per risolvere questo problema, gli sviluppatori di Cosmology hanno messo a punto uno strumento innovativo, PICO.

PICO: Parameters for the Impatient Cosmologist è un programma composto da due processi distinti:
- il primo processo è in grado di apprendere in tempi molto rapidi i risultati forniti dalle elaborazioni svolte dai nostri PC. Analizzando anche 20.000 Work Units in circa mezz'ora, riesce a stabilire le correlazioni tra dati di partenza e risultati ottenuti.
- il secondo processo invece mette a confronto i dati simulati con i dati sperimentali e restituisce agli sviluppatori le classi di parametri iniziali più promettenti (ovvero quelli che portano a un Universo molto simile a quello osservato).

Con il passare del tempo e con i risultati forniti dalle prime elaborazioni, i parametri iniziali potranno essere ulteriormente analizzati e divisi in sotto-parametri. In più l'applicazione di calcolo che simula l'evoluzione dell'Universo potrà essere perfezionata con nuove e più precise funzioni matematiche.

La strada da percorrere è ancora lunga e il nostro contributo è fondamentale.


Altre informazioni ed approfondimenti:
Cosmology@home su Wikipedia
L'importanza della radiazione cosmica di fondo
Il dettaglio dei parametri cosmologici
Pico: Parameters for the Impatient Cosmologist
Ben Wandelt: il professore associato leader del progetto

Il progetto è attualmente supportato dalle seguenti istituzioni:
N.S.F. - National Science Foundation
N.A.S.A. - National Aeronautics and Space Administration
E.S.A. - European Space Agency
Alexander von Humboldt-Stiftung/Foundation