Insegnamento ONDE GRAVITAZIONALI
| Nome del corso di laurea | Fisica |
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| Codice insegnamento | A001121 |
| Curriculum | Astrofisica e astroparticelle |
| Docente responsabile | Helios Vocca |
| Docenti |
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| Ore |
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| CFU | 6 |
| Regolamento | Coorte 2018 |
| Erogato | Erogato nel 2019/20 |
| Erogato altro regolamento | |
| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | FIS/03 |
| Anno | 2 |
| Periodo | Primo Semestre |
| 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. |