PředmětyPředměty(verze: 845)
Předmět, akademický rok 2018/2019
   Přihlásit přes CAS
Gravitační vlny - NTMF089
Anglický název: Gravitational Waves
Zajišťuje: Ústav teoretické fyziky (32-UTF)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2018 do 2018
Semestr: letní
E-Kredity: 3
Rozsah, examinace: letní s.:2/0 Zk [hodiny/týden]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Garant: prof. RNDr. Jiří Podolský, CSc., DSc.
Kategorizace předmětu: Fyzika > Teoretická a matematická fyzika
Anotace -
Poslední úprava: prof. RNDr. Jiří Podolský, CSc., DSc. (03.05.2019)
Předmět je úvodem do rozsáhlé aktuální problematiky gravitačních vln v Einsteinově obecné relativitě. Nejprve shrneme stoletou historii oboru (teorii i experiment), první detekci gravitačních vln ze srážky černých děr interferometry LIGO v roce 2015, současný stav oboru i jeho vyhlídky. Potom důkladněji probereme vybraná témata týkající se teorie gravitačních vln a gravitačního záření.
Cíl předmětu -
Poslední úprava: prof. RNDr. Jiří Podolský, CSc., DSc. (03.05.2019)

Cílem předmětu je podat přehled celé rozsáhlé problematiky gravitačních vln (historický kontext, současný stav, budoucí perspektivy) a následně se důkladněji zaměřit na vybraná témata z teorie přesných a perturbativních gravitačních vln.

Literatura -
Poslední úprava: prof. RNDr. Jiří Podolský, CSc., DSc. (03.05.2019)

Misner C. W., Thorne K. S., Wheeler J. A.: Gravitation, Freeman, San Francisco, 1973.

Schutz B. F.: A First Course in General Relativity. Cambridge University Press, Cambridge, 1985.

Ciufolini et al. (eds.): Gravitational Waves. Institute of Physics, Bristol, 2001.

Blair D. G. (ed.): The Detection of Gravitational Waves. Cambridge University Press, Cambridge, 1991.

Bičák J., Rudenko V. N.: skripta Teorie relativity a gravitační vlny, Univerzita Karlova, Praha, 1985.

Griffiths J. B., Podolský J.: Exact Space-Times in Einstein's General Relativity. Cambridge Monographs on Mathematical Physics. Cambridge University Press, Cambridge, 2009.

Kennefick D.: Traveling at the Speed of Thought: Einstein and the Quest for Gravitational Waves. Princeton University Press, Princeton, 2007.

Abbott, B. P. et al.: LIGO: the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, Rep. Prog. Phys. 72 (2009) %076901.

Abbott, B. P. et al.: Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger, Phys. Rev. Lett. 116 (2016) %061102.

Podolský J.: Gravitační vlny a možnosti jejich detekce, Pokroky MFA 40 (1995) 272.

Podolský, J.: Teorie gravitačního záření, Čs. čas. fyz. A55 (2005) 86.

Podolský, J.: Gravitační vlny poprvé zachyceny: %GW150914 ze srážky černých děr, Pokroky MFA 61 (2016) 89.

Podolský, J.: Detekce gravitačních vln poctěna Nobelovou cenou 2017, Pokroky MFA 63 (2018) 1.

Sylabus -
Poslední úprava: prof. RNDr. Jiří Podolský, CSc., DSc. (03.05.2019)
A. Stručný přehled celé problematiky

Historie teorie gravitačních vln (od Einsteina k rovnici geodetické deviace, nástup zlatého věku). Základní vlastnosti gravitačních vln. Historie detektorů gravitačních vln (od Webera k LIGO). Astrofyzikální zdroje gravitačních vln (od prvních odhadů k binárnímu pulsaru PSR 1913+16 a dále). Advanced LIGO a Virgo (stručný popis technologických zázraků). První přímá detekce gravitační vlny %GW150914 a Nobelova cena 2017 (popis události včetně úvodu do analýzy signálů a určování parametrů zdroje srovnáním s perturbativními výpočty a numerickými simulacemi). Shrnutí všech dosavadních detekcí gravitačních vln. Nástup astronomie mnoha pozorovacích oken (multi-messenger astronomy). Budoucí detektory gravitačních vln (KAGRA, LISA). Očekávané spektrum gravitačních vln.

B. Vybraná témata z teorie gravitačních vln

Einsteinova linearizovaná gravitační vlna versus přesná pp-vlna. Diskuze měřitelných vlastností (Ricciho a Weylův tenzor, algebraická struktura, geodetická deviace v obecné dimenzi včetně kosmologické konstanty). Standardní metody 60. let, asymptotické chování zářivých prostoročasů (Bondi-Sachs, optické skaláry, news, peeling, Penroseovy konformní metody atd.). Přesná řešení Einsteinových rovnic popisující gravitační vlny (hlavní třídy: Kundt a Robinson-Trautman, impulzní vlny, srážky rovinných vln, další přesná řešení a jejich vlastnosti). Hlavní perturbační metody (Isaacsonova vysokofrekvenční aproximace, geometrická optika, Efroimsky, PPN, EOB atd.).

 
Univerzita Karlova | Informační systém UK