Insegnamento GRAVITAZIONE SPERIMENTALE
| Nome del corso di laurea | Fisica |
|---|---|
| Codice insegnamento | 55A00007 |
| Curriculum | Astrofisica e astroparticelle |
| Docente responsabile | Helios Vocca |
| Docenti |
|
| Ore |
|
| CFU | 6 |
| Regolamento | Coorte 2016 |
| Erogato | Erogato nel 2017/18 |
| Erogato altro regolamento | |
| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | FIS/03 |
| Anno | 2 |
| Periodo | Primo Semestre |
| Tipo insegnamento | |
| Tipo attività | Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | Basi sperimentali della Gravitazione. Verifiche classiche della Relatività Generale. Invarianza per traslazione e red shift gravitazionale. Formalismo PPN. 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 | I. Ciufoli, J. A. Wheeler : Gravitation and Inertia , Princeton University Press, 1995. H. C. Ohanian, R. Ruffini Gravitazione e spazio-tempo, Zanichelli, 1997 P. Saulson, Fundamentals of Interferometric Detection of Gravitational waves, World Scientific 1994 C.M. Will Theory and experiment in gravitational physics,Cambridge University Press E.G. Adelberger, B.R. Heckel, and A.E. Nelson: Tests of the Gravitational Inverse-Square law-ArXiv:hep-ph/0307284 (2003) G.Pizzella, Fisica Sperimentale del Campo Gravitazionale - Nuova Italia (1993) e/o articolo di rassegna dello stesso autore |
| 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. |
| 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 | Basi sperimentali della Gravitazione: la teoria Newtoniana della gravitazione. La gravità a confronto con le altre forze della natura. Massa inerziale e massa gravitazionale, massa attiva e passiva, e l’andamento 1/r2 del campo gravitazionale. Verifiche sperimentali. Isotropia e omogeneità dello spazio e del tempo. Red shift gravitazionale. Verifiche classiche della Relatività Generale: Deviazione della luce. Ritardo dell'eco radar. Interferometria su grande base. Precessione del perielio di Mercurio. Invarianza per traslazione e red shift gravitazionale: Esperimento di Pound e Rebka. Esperimento di Vessot. Invarianza di Lorentz: la misura di g-2. Implicazioni teoriche e verifiche sperimentali della costanza nel tempo di G. Formalismo PPN: Limiti attuali dei parametri PPN basati su osservazioni nel sistema solare. Principio di equivalenza forte e osservazioni basate sulla tecnica Lunar Ranging. L’ effetto gravito-magnetico e le basi sperimentali per la sua rivelazione. 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.: il caso emblematico del sistema PSR1913+16 ed I nuovi sistemi doppi. 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 |