FPF:UFTF006 Relativistická fyzika a astrof - Informace o předmětu

UFTF006 Relativistická fyzika a astrofyzika I

Rozsah

4/2/0. 8 kr. Ukončení: zk.

Vyučující

Roman Konoplya, Ph.D. (přednášející)
prof. RNDr. Zdeněk Stuchlík, CSc. (přednášející)
Olexandr Zhydenko, Ph.D. (přednášející)
Roman Konoplya, Ph.D. (cvičící)
Nelson Camilo Posada Aguirre, Ph.D. (cvičící)
doc. RNDr. Jan Schee, Ph.D. (cvičící)
Olexandr Zhydenko, Ph.D. (cvičící)
doc. RNDr. Jan Schee, Ph.D. (přednášející)
doc. RNDr. Petr Slaný, Ph.D. (přednášející)

Garance

prof. RNDr. Zdeněk Stuchlík, CSc.
Centrum interdisciplinárních studií – Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Teoretická fyzika (program FPF, N1701 Fyz)

Cíle předmětu

V přednášce je podán systematický výklad základů obecné teorie relativity (včetně nezbytných partií diferenciální geometrie) doplněný základními aplikacemi v astrofyzice a kosmologii.

Osnova

• Evoluce představ o prostoru, času a vesmíru. Euklides, Aristoteles, Koperník, Kepler, Galileo, Newton, Einstein.
  Speciální teorie relativity a gravitační zákon. Minkowského prostoročas, Lorentzova transformace; pohybové rovnice, Maxwellovy rovnice, tenzor energie-hybnosti, zákony zachování; Milneho vesmír, Rindlerův vesmír, Nordströmova teorie gravitace.
  
  Základní principy obecné teorie relativity. Princip ekvivalence, jeho experimentální ověření a důsledky, princip obecné kovariance, obecné souřadnicové systémy, transformace souřadnic, pohyb volné částice.
  Geometrie zakřivených prostoročasů. Metrika, kovariantní a kontravariantní tenzory, paralelní přenos, absolutní derivace, afinní konexe, Christoffelovy symboly, geodetiky, Riemannův tenzor křivosti a Einsteinův tenzor, Killingovy vektory, rovnice geodetické deviace.
  Zákony obecné teorie relativity. Obecně kovariantní fyzikální zákony v zakřivených prostoročasech, princip minimální vazby, zákony zachování; Einsteinův gravitační zákon, kosmologická konstanta, vlastnosti Einsteinových rovnic, Schwarzschildovo řešení Einsteinových rovnic, pohyb částic a fotonů ve Schwarzschildově geometrii, Binetův vzorec.
  Testy OTR ve slabých gravitačních polích. Bransova-Dickeho a jiné alternativní teorie gravitace, gravitační rudý posuv, stáčení perihélia, ohyb světelného paprsku, zpoždění signálu v gravitačním poli, gravitační čočky.
  Slabé gravitační vlny. Slabá rovinná gravitační vlna, linearizované rovnice gravitačního pole, fyzikální vlastnosti rovinných gravitačních vln (interakce s testovacími částicemi, helicita, polarizace, přenos energie), generace gravitačních vln v linearizované teorii, astrofyzikální zdroje (dvojné systémy, PSR 1913+16, rotující pulsary), detekční metody.
  Stavba hvězd. Stelární rovnováha, Tolmanova-Oppenheimerova-Volkovova rovnice hydrostatické rovnováhy; jaderné reakce; přenos energie, stavové rovnice hvězdné látky; modelování vnitřní struktury hvězd, vznik a vývoj hvězd.
  Gravitační kolaps a černé díry. Chování látky za vysokých hustot, Fermiho degenerovaný plyn, M?R diagram stelární rovnováhy za vysokých hustot, bílí trpaslíci, Chandrasekharova mez; neutronové hvězdy; černé díry, gravitační poloměr jako horizont událostí, R a T oblast Schwarzschildovy metriky, fyzikální singularita, Lemaîtreovy a Kruskalovy souřadnice, Einsteinův-Rosenův most, bílé díry, gravitační kolaps hvězdy, slapové síly v okolí černých děr, observace černých der.
  Stavba a evoluce vesmíru. Homogenita a izotropie vesmíru, kosmologický princip, Seeligerův a Olbersův paradox statických modelů, Hubblův zákon, Robertsonova-Walkerova metrika, tenzor energie-hybnosti hmoty ve vesmíru, zákony zachování, stavové rovnice, Einsteinovy rovnice, Friedmanovy modely, kosmologický rudý posuv, Hubbleův a decelerační parametr, reliktní záření.

Literatura

doporučená literatura
• Bičak I., Rudenko V. N. Gravitacionnye volny v OTO i problema ich obnaruženija (Existují česká skripta MFF UK v Praze). Izdatelstvo Moskovskogo universiteta, Moskva, 1987. info
• Schutz B.F. A first course in general relativity. Cambridge University Press, 1984. ISBN 0 521 27703 5. info
• Shapiro S.L., Teukolski S.A. Black Holes, White Dwarfs, and Neutron Stars. The Physics of Compact Objects. A Wiley-Interscience Publication. John Wiley & Sons Inc., 1983. ISBN 978-0-471-87316-7. info
• Rindler W. Essential Relativity. Special, General, and Cosmology. Revised 2nd Edition. Springer, 1977. ISBN 978-3-540-07970-5. info
• Lightman A.P., Press W.H., Price R.H., Teukolsky S.A. Problem Book in Relativity and Gravitation. Princeton Univ. Press, Princeton, New Jersey, 1975. info
• ] Misner C.W., Thorne K.S., Wheeler J.A. Gravitation. Freeman and Co., San Francisco, 1973. info
• Landau L.D., Lifšic E.M. Teoretičeskaja fizika II. Teorija polja. Nauka, Moskva, 1973. info
• Kuchař K. Základy obecné teorie relativity. Academia, 1968. info

Informace učitele

60% účast na přednášce

Další komentáře

Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.

• Statistika zápisu (nejnovější)
  
• Permalink: https://is.slu.cz/predmet/fpf/zima2023/UFTF006