PRESENTAZIONE

Questo corso propone una presentazione della Relatività Generale, cioè la teoria relativistica della gravitazione, pubblicata da Einstein in 1916. Oltre alle classiche applicazioni alla fisica (cosmologia, lente gravitazionale, bucchi neri), l'accento sarà messo sulla matematica necessaria ad una formulazione rigorosa della teoria (la geometria differenziale pseudo-Riemanniana) e su alcuni ulteriori svilupi matematici ispirati  dalla teoria stessa.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Durante questo corso verranno studiati alcuni elementi di geometria differenziale utili a formalizzare rigorosamente la teoria della relatività generale. Più precisamente si studieranno i concetti di connessione e curvatura in spazi pseudo Riemanniani, verranno inoltre discusse le equazioni di Einstein e alcune loro soluzioni. In particolare si tratteranno le soluzioni linearizzate per descrivere le onde gravitazionali e le soluzioni sfericamente simmetriche per descrivere l'attrazione gravitazionale degli oggetti sferici.

MODALITA' DIDATTICHE

Tradizionale.

PROGRAMMA/CONTENUTO

0. Introduzione scientifico-storica alla teoria della Relatività Generale.

1. Fondamenti della Relatività Generale

• Relatività speciale: trasformazione di Lorentz, spazio-tempo di Minkowski, quadrivettori, cinematica.
• Geometria (pseudo)-riemanniana: varietà, vettori, tensori, connessione, curvatura, metrica.
• Fondamenti della Relatività Generale: moto nel campo gravitazionale, equazioi di Einstein.

2.  Soluzioni e applicazioni

• Soluzione linerizzata: approssimazione Newtonianna, onde gravitazionale.
• Soluzione di Schwarzschild: redshift gravitazionale, precessione del perielio, deviazione della luce e lente gravitazionale, singolarità e bucchi neri.
• Soluzione di Robertson-Walker: cosmologia e il Big-Bang.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

"General Relativity", R. M. Wald, The University of Chicago Press (1984) [la referenza di base, però piuttosto per gli argomenti avanzati].

 “Geometry, topology and physics”, M. Nakahara, IOP (1990) [per la geometria differenziale],

"Gravitation and cosmology: principle and applications of the general theory of relativity", S. Weinberg, J. Wiley & Sons (1972) [la migliore referenze per il calcolo tensoriale, ma sceglie un punto di vista anti-geometrico che non sarà quello del corso].

"Relativity: special, general and cosmological". W. Rindler, Oxford University Press (2006) [eccellente libro, sopratutto per le discussioni su i principi e le conseguenze fisici].  

"Introduction to General Relativity", L. P. Hughston and K. P. Tod, Cambridge University Press (1990) [buon testo introduttivo].

"Corso di fisica teorica vol. 2: teoria dei campi", L. Landau, E. Lifchitz,  MIR Moscva (1989) [Presentazione sintetica della Relatività, forse non ottimo per un primo approccio ma alcuni argomenti sono presentati in modo limpidissimo]. 

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

CLAUDIO BARTOCCI (Presidente)

PIERRE OLIVIER MARTINETTI (Presidente)

NICOLA PINAMONTI (Presidente)

MARCO BENINI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

In accordo con il calendario accademico approvato dal Consiglio di Corsi di Studi.

Orari delle lezioni

METODI MATEMATICI IN RELATIVITA' GENERALE

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Orale

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

L'esame orale consiste nella verifica della comprensione dei concetti fisici di base delle relatività generale, e dell'abilità a manipolare gli strumenti matematici associati (in particolare il calcolo tensoriale).

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

Prerequisiti:

Conoscenza in geometria differenziale e/o in relatività speciale rendono la comprensione di questo corso più facile, ma non sono prerequisiti.

Tutti gli strumenti di geometria differenziale necessari al corso saranno spiegati in dettaglio durante le lezioni.

Rudimenti di relatività speciale saranno anche dati.