Šíření a přenos elektromagnetického záření v refraktivních a disperzivních prostředích v relativistických prostoročasech
| Thesis title in Czech: | Šíření a přenos elektromagnetického záření v refraktivních a disperzivních prostředích v relativistických prostoročasech |
|---|---|
| Thesis title in English: | Propagation and transfer of electromagnetic radiation in refractive and dispersive media in relativistic spacetimes |
| Key words: | relativistické prostoročasy-šíření elektromagnetických vln-geometrická optika-refraktivní a disperzivní prostředí-plazma-paprsky v prostředí s relativistickými rychlostmi-paprsky v prostředí kolem černých děr a v kosmologickém kontextu-gravitační čočkování-gravitační Hallův jev |
| English key words: | relativistic spacetimes-propagation of electromagnetic waves-geometrical optics-refractive and dispersive media-plasma-rays in media moving with relativistic speeds in special relativity-rays in media around black holes and in cosmological context-gravitational lensing-gravitational Hall effect |
| Academic year of topic announcement: | 2020/2021 |
| Thesis type: | dissertation |
| Thesis language: | čeština |
| Department: | Institute of Theoretical Physics (32-UTF) |
| Supervisor: | doc. Mgr. David Heyrovský, Ph.D. |
| Author: | hidden - assigned and confirmed by the Study Dept. |
| Date of registration: | 16.07.2020 |
| Date of assignment: | 16.07.2020 |
| Confirmed by Study dept. on: | 15.10.2020 |
| Date and time of defence: | 27.09.2024 10:30 |
| Date of electronic submission: | 18.05.2024 |
| Date of submission of printed version: | 20.05.2024 |
| Advisors: | |
| doc. RNDr. Petr Hadrava, DrSc. | |
| Guidelines |
| Od začátku práce na disertaci studovat níže doporučenou a sledovat nově se objevující literaturu. V původní práci se nejprve v rámci speciální teorie relativity zaměřit na "vrstevnatá" prostředí, která se pohybují s měnící se velikostí rychlosti ve stejném směru a šíření záření dopadajícího v kolmém směru na tyto vrstvy. Prostředí má jak refraktivní tak disperzivní vlastnosti. Zobecnit úlohu i na diferenciálně rotující prostředí. Vhodně vykreslit trajektorie paprsků pro různé rychlosti prostředí, zkoumat limitní případy relativistických rychlostí. V další fázi práce se věnovat šíření záření v prostředí kolem černých děr, zvláště kolem rotující (Kerrovy) černé díry (viz např.[3,4,10]). Zjistit oblasti dostupné pro paprsky v různých prostředích v černoděrových prostoročasech. Zkoumat problematiku šíření vln v protředí v případě černých děr (či jiných kompaktních objektů)i v kosmologickém kontextu (bez předpokladu asymptotické plochosti) a v kontextu gravitačních čoček (viz [5,6, 8,9,10]). Za výchozí základní formalismus uvažovat Hamiltonovskou teorii paprsků v prostředí v obecném prostoročase založenou na limitě geometrické optiky (viz [1,2,3]). Ta vychází z předpokladu velmi vysokých (v limitě nekonečných) frekvencí světla. V posledních několika letech se objevily studie [7] vyšetřující gravitační spinový Hallův efekt, v němž dynamika paprsků je ovlivněna polarizací světla a vychází tak za rámec geometrické optiky. Zkusit vytvořit modelové situace, v nichž se efekt projeví. |
| References |
| [1] J. L. Synge, "Relativity: the General Theory" North-Holland 1960
[2] J. Bičák, P. Hadrava, General-Relativistic Radiative Transfer Theory in Refractive and Dispersive Media, Astronomy and Astrophysics 44, 389 (1975) [3] V. Balek, "Pohyb částíc a prenos žiarenia v poli čiernych dier", diplomová práce Univ. Komenského, Bratislava 1976 [4] M. Sárený, V. Balek, Effect of black hole-plasma on light beams, Gen. Rel. Grav. 51, 141 (2019) [5] Schneider, P., Kochanek, C., Wambsganss, J., “Gravitational Lensing: Strong, Weak and Micro”, Springer, Berlin 2006 [6] Wambsganss, J., Living Reviews in Relativity, 1, 12 (1998) [7] M. A. Oancea, J. Joudioux, I. Y. Dodin, D. E. Ruiz, C. F. Paganini, L. Andersson, The gravitational spin Hall effect of light arXiv:2003.04553 gr-qc (2020) [8] G.S. Bisnovatyi-Kogan, O. Yu. Tsupko, Gravitational Lensing in Plasmic Medium, Plasma Physics Reports 41, 562 (2015) [9] G.S. Bisnovatyi-Kogan, O. Yu. Tsupko, Gravitational lensing in presence of plasma: Strong lens systems, black hole lensing and shadow, Universe 2017 [10] O. Yu. Tsupko, G.S. Bisnovatyi-Kogan, Hills and holes in the microlensing light curve due to plasma environment around gravitational lens, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 2020 to appear literaturu citovanou v daných pracech i novější literaturu, v níž se na dané práce navazuje (dle Google Scholar a WoS) |
| Preliminary scope of work |
| Studium světelných paprsků a přenos záření hraje zásadní roli v mnoha astrofyzikálních a kosmologických aplikacích. Již v 70-tých letech minulého století byla studována otázka, jak se teorie šíření elektromagnetického záření změní, když záření se nebude šířit ve vakuu křivého relativistického prostoročasu, ale zároveň v plazmatu nebo jiném prostředí, které bude mít refraktivní a disperzivní vlastnosti. V posledních letech zájem o tuto problematiku nebývale vzrostl díky novým pozorováním jak v kosmologii tak především efektů kolem kompaktních objektů jako neutronových hvězd a černých děr. V této dizertaci se naváže na původní a nové výsledky s využitím pokroku v teorii i v pokroku počítačových a grafických technik. |