Cosmologia di precisione con l'Effetto Sunyaev-Zel'dovich

Argomento di questa Tesi di Laurea è l'effetto Sunyaev-Zel'dovich (S-Z) cioè la distorsione che la radiazione di fondo cosmico (CMB) subisce quando interagisce con un gas caldo di elettroni per effetto della diffusione Compton inversa.
Le principali virtù che rendono l'effetto S-Z una prova cosmologica senza eguali consistono innanzitutto nel fatto che la sua natura fisica è ben conosciuta e che è fondamentalmente indipendente dal redshift. La misura dell'effetto S-Z consente la determinazione di parametri cosmologici e quindi di poter discriminare tra differenti possibili modelli cosmologici.
Il presente lavoro è strutturato nel modo seguente. Nel capitolo 1, dopo aver effettuato una introduzione al modello cosmologico standard di Friedmann-Robertson-Walker (FRW) che deriva dalla soluzione delle equazioni di campo di Einstein nel caso di universo omogeneo ed isotropo (Principio Cosmologico), passiamo a descrivere la CMB e gli effetti che subisce nell'attraversare il mezzo cosmico. Questi effetti si distinguono in anisotropie primarie ed anisotropie secondarie.
Nel capitolo 2 approfondiamo la teoria relativa alla comptonizzazione della CMB con la descrizione dettagliata dell'effetto Sunyaev-Zel'dovich termico e cinematico, sia nella trattazione di Kompaneets che nella più rigorosa trattazione relativistica. Illustriamo inoltre come da misure dell'effetto Sunyaev-Zel'dovich sia possibile effettuare misure cosmologiche di precisione per determinare alcuni parametri cosmologici.
Nel capitolo 3 riportiamo una serie di fenomeni che alterano il segnale S-Z aspettato. Questi fenomeni sono legati in parte alle caratteristiche dinamiche, strutturali e cinematiche degli ammassi stessi (rotazione dell'ammasso, presenza di gradiente termico al suo interno, fenomeni di merging ecc.) ed in parte sono dovuti alle caratteristiche dell'osservatore (movimento della Terra rispetto alla CMB).
Nel capitolo 4 riportiamo alcuni risultati osservativi attuali ottenuti negli esperimenti passati e con quelli in corso. Vengono inoltre illustrate le caratteristiche degli esperimenti in fase di sviluppo e realizzazione.