Insegnamento ONDE GRAVITAZIONALI
- Corso
- Fisica
- Codice insegnamento
- A001121
- Curriculum
- Astrofisica e astroparticelle
- Docente
- Mateusz Bawaj
- Docenti
-
- Mateusz Bawaj
- Ore
- 42 ore - Mateusz Bawaj
- CFU
- 6
- Regolamento
- Coorte 2019
- Erogato
- 2020/21
- Attività
- Affine/integrativa
- Ambito
- Attività formative affini o integrative
- Settore
- FIS/03
- Tipo insegnamento
- Opzionale (Optional)
- Tipo attività
- Attività formativa monodisciplinare
- Lingua insegnamento
- Italiano
- Contenuti
- Dalla relatività generale alle onde gravitazionali. La natura delle onde gravitazionali. Sorgenti di onde gravitazionali. Onde gravitazionali e loro effetto sulla materia. Richiami di teoria del rumore negli strumenti di misura. Rivelatori per onde gravitazionali e tecniche di misura
- Testi di riferimento
- P. Saulson, Fundamentals of Interferometric Detection of Gravitational waves, World Scientific 1994
C.M. Will, Theory and experiment in gravitational physics, Cambridge University Press
M. Maggiore, Gravitational Waves, Volume 1: Theory and experiments - Obiettivi formativi
- Fornire allo studente le informazioni basilari dei principi della teoria della gravitazione e delle conseguenze sperimentali.
- Prerequisiti
- Conoscenza dei fondamenti della teoria della Relatività Generale
- Metodi didattici
- Lezioni frontali in aula con proiezioni di diapositive e filmati. Alcune lezioni saranno dedicate al ripasso e all'approfondimento di tematiche anche proposte dagli studenti, con il coinvolgimento degli studenti stessi.
- Altre informazioni
- Modalità di verifica dell'apprendimento
- L'esame consiste in una prova orale. Tale prova servirà a verificare le capacità di comunicazione dello studente con proprietà di linguaggio ed organizzazione autonoma dell'esposizione sugli argomenti trattati a lezione.
Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa - Programma esteso
- Dalla relatività generale alle onde gravitazionali:
la teoria Newtoniana della gravitazione. La gravità a confronto con le altre forze della natura. Massa inerziale e massa gravitazionale. Il principio di equivalenza e l’equazione di Einstein. La gauge transverse-traceless e l’equazione delle onde gravitazionali.
La natura delle onde gravitazionali:
La polarizzazione delle onde gravitazionali. L’esperimento di Michelson-Morley ed uno schema di rivelatore per le onde gravitazionali. Descrizione delle onde gravitazionali in termini di forza.
Onde gravitazionali e loro effetto sulla materia:
Intensità e luminosità della sorgente. Generazione di onde gravitazionali e cenni sulle sorgenti astrofisiche di onde gravitazionali: coalescenza di sistemi binari, stelle di neutroni rotanti, collasso stellare. Fondo astrofisico e fondo cosmologico di onde gravitazionali. Riduzione del periodo orbitale per emissione di O.G.
Richiami di teoria del rumore negli strumenti di misura:
Processi stocastici. Media, varianza, correlazione, autocorrelazione. Processo armonico. Processo di Poisson. Trasformazioni di processi stocastici. Sistemi senza memoria. Trasformazioni lineari. Spettro dipotenza. Teorema di Fluttuazione-Dissipazione. Rumore termico nei circuiti. Rumore termico in un pendolo. Abbattimento del rumore sismico e del rumore termico; sistemi di sospensione. Il rapporto segnale rumore e il problema del filtraggio lineare dei dati.
Rivelatori per onde gravitazionali e tecniche di misura:
Modulazione e rivelazione in fase. Rivelatori ottici a larga banda. Interferometro di Michelson e Cavità Fabry-Perot. Ricircolo della luce. Sistemi opto-meccanici con retroazione: Tecnica di Pound-Drever-Hall. Riduzione del rumore shot e di pressione di radiazione. Rivelatori meccanici a banda stretta. Sistemi di trasduzione e di amplificazione a basso rumore. Il limite quantistico dei rivelatori gravitazionali e le strategie d’aggiramento di tale limite. I rivelatori di onde gravitazionali nello spazio.
Rivelazione del segnale gravitazionale:
Il problema della rivelazione del segnale. Distribuzione di probabilità della serie temporale. Rivelazione in coincidenza. Orientazione ottimale. Coincidenze locali. Ricerca di sorgenti periodiche e del fondo astrofisico.
Astronomia gravitazionale:
Posizione di una sorgente di onde gravitazionali. Figura di merito di una rete e coincidenza temporale con segnali non-gravitazionali. Interpretazione di forme d’onda gravitazionali: collasso gravitazionale, binarie coalescenti, candele gravitazionali, buchi neri.