CODICE 61875 ANNO ACCADEMICO 2019/2020 CFU 6 cfu anno 2 FISICA 9012 (LM-17) - GENOVA SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE FIS/02 LINGUA Italiano SEDE GENOVA PERIODO 1° Semestre PROPEDEUTICITA Propedeuticità in ingresso Per sostenere l'esame di questo insegnamento è necessario aver sostenuto i seguenti esami: FISICA 9012 (coorte 2018/2019) FISICA TEORICA 61842 2018 METODI MATEMATICI DELLA FISICA 2 61843 2018 FISICA DELLA MATERIA 2 61844 2018 FISICA NUCLEARE, DELLE PARTICELLE E ASTROFISICA 2 61847 2018 MATERIALE DIDATTICO AULAWEB PRESENTAZIONE Il corso si colloca nel primo semestre del secondo anno della Laurea Magistrale in Fisica. Fa parte del curriculum di un fisico teorico. Sebbene fortemente caratterizzato da strumenti matematici, vengono approfonditi soprattutto i contenuti fisici OBIETTIVI E CONTENUTI OBIETTIVI FORMATIVI Esposizione della teoria di Einstein delle interazioni gravitazionali con le sue principali conseguenzee applicazioni. OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO Il corso fornisce un'introduzione alla teoria di Einstein della Relativita' Generale, della quale non si assume alcuna conoscenza da parte dello studente. Verrano introdotti anche gli strumenti di geometria differenziale necessari per capire le equazioni di campo e le geometrie dello spazio-tempo. Inoltre, e soprattutto, gli argomenti trattati comprendono buchi neri, onde gravitazionali e un'introduzione alla cosmologia MODALITA' DIDATTICHE Lezioni frontali (48 h) PROGRAMMA/CONTENUTO • Varieta' ◦ gravita' come geometria ◦ varieta' ◦ vettori ◦ tensori ◦ la metrica ◦ un universo in espansione ◦ causalita' ◦ densita' tensoriali • Curvatura ◦ panoramica ◦ derivate covarianti ◦ trasporto parallelo e geodetiche ◦ proprieta' delle geodetiche ◦ rivisitazione dell'universo che si espande ◦ il tensore di curvatura di Riemann ◦ proprieta' del tensore di Riemann ◦ simmetrie e vettori di Killing ◦ spazi massimamen te simmetrici ◦ deviazione geodetica • Gravitazione ◦ fisica nello spazio curvo ◦ equazioni di Einstein ◦ formulazione Lagrangiana ◦ proprieta' delle equazioni di Einstein ◦ la costante cosmologica ◦ condizioni sull'energia ◦ rivisitazione del principio di equivalenza ◦ teorie alternative • La soluzione di Schwarzschild ◦ la metrica di Schwarzschild ◦ teorema di Birkhoff’s ◦ singolarita' ◦ geodetiche di Schwarzschild ◦ test sperimentali ◦ buchi neri di Schwarzschild ◦ la soluzione di Schwarzschild massimamente estesa ◦ stelle e buchi neri • Buchi neri piu' generali ◦ lo zoo dei buchi neri ◦ orizzonti degli eventi ◦ orizzonti di Killing ◦ massa, carica e spin ◦ buchi neri carichi (Reissner-Nordström) ◦ buchi neri rotanti (Kerr) ◦ il processo di penrose e la termoinamica dei buchi neri • Teoria delle perturbazioni e radiazione gravitazionale ◦ teoria linearizzata e trasormazioni di gauge ◦ gradi di liberta' ◦ campi Newtoniani e trattorie dei fotoni ◦ soluzioni di onde gravitazionali ◦ produzione di onde gravitazionali ◦ perdita di energia dovuta alla radiazione gravitazionale ◦ rivelazione delle onde gravitazionali • Cosmologia ◦ universi massimamen te simmetrici ◦ metriche di Robertson-Walker ◦ equazione di Friedmann ◦ evoluzione dle fattore di scala ◦ redshift e distanze ◦ lensing gravitazionale ◦ il nostro universo ◦ inflazione TESTI/BIBLIOGRAFIA Sean M. Carroll: Spacetime and Geometry: An Introduction to General Relativity James B. Hartle: Gravity: An Introduction to Einstein’s General Relativity Ta-Pei Cheng: Relativity, Gravitation and Cosmology: A Basic Introduction DOCENTI E COMMISSIONI NICOLA MAGGIORE Ricevimento: su appuntamento Commissione d'esame NICOLA MAGGIORE (Presidente) ANDREA AMORETTI CARLA BIGGIO CAMILLO IMBIMBO NICODEMO MAGNOLI SIMONE MARZANI GIOVANNI RIDOLFI PIERANTONIO ZANGHI' LEZIONI INIZIO LEZIONI come da Manifesto degli Studi Orari delle lezioni RELATIVITA' GENERALE ESAMI MODALITA' D'ESAME L'esame e' costituito da una prova orale MODALITA' DI ACCERTAMENTO L'esame orale è sempre condotto dal docente responsabile e da un altro esperto della materia (di solito un docente di ruolo) ed ha una durata che varia tra circa 20 e circa 40 minuti. E’ articolato su un numero di domande che vertono sul programma d’esame e consente alla commissione di giudicare, oltre che la preparazione, il grado di raggiungimento degli obiettivi di comunicazione, autonomia ecc. Con queste modalità, dato che almeno uno dei due docenti ha esperienza pluriennale di esami nella disciplina, la commissione è in grado di verificare con elevata accuratezza il raggiungimento degli obiettivi formativi dell'insegnamento. Quando questi non sono raggiunti, lo studente è invitato ad approfondire lo studio e ad avvalersi di ulteriori spiegazioni da parte del docente titolare. Calendario appelli Data appello Orario Luogo Tipologia Note 03/02/2020 09:00 GENOVA Compitino 03/02/2020 09:00 GENOVA Orale 11/06/2020 09:00 GENOVA Orale 08/07/2020 09:00 GENOVA Orale 24/09/2020 10:30 GENOVA Scritto + Orale