UF03302 Relativistic Physics and Astrophysics II

Faculty of Philosophy and Science in Opava
Summer 2013
Extent and Intensity
4/2/0. 10 credit(s). Type of Completion: zk (examination).
Teacher(s)
prof. RNDr. Zdeněk Stuchlík, CSc. (lecturer)
doc. RNDr. Jan Schee, Ph.D. (seminar tutor)
Guaranteed by
prof. RNDr. Zdeněk Stuchlík, CSc.
Centrum interdisciplinárních studií – Faculty of Philosophy and Science in Opava
Course Enrolment Limitations
The course is also offered to the students of the fields other than those the course is directly associated with.
fields of study / plans the course is directly associated with
Course objectives (in Czech)
Výklad navazuje na přednášku F 1U 301 a kromě prohloubení matematických partií dále rozvíjí astrofyzikální a kosmologické aplikace obecné teorie relativity. Sylabus (platí pro přednášku i cvičení) Vybrané problémy relativistické fyziky. Úvod do diferenciálních forem, duální tenzory, integrace v prostoročase; integrální tvar zákonu zachování energie a hybnosti, tenzor momentu hybnosti a spin; Fermiho-Walkerův přenos a lokální referenční systém; Lieova derivace a Killingovy vektory; integrace v křivém prostoročase, Stokesova věta; energie, hybnost a moment hybnosti gravitačního pole. Nabité a rotující černé díry. Reissnerova-Nordströmova geometrie, vnitřní a vnější horizont, analytické prodloužení, úplný Penroseův diagram, Kerrova geometrie, nahé singularity, Kerrovy-Schildovy a Boyerovy-Lindquistovy souřadnice, horizont událostí a plocha statické limity, vlečení inerciálních systémů, Kerrova-Newmanova geometrie, dipólové elektromagnetické pole, hmotnost, moment hybnosti a magnetický moment, Carterovy pohybové rovnice, extrakce energie z ergosféry, superradiace, reverzibilní a irreverzibilní transformace, Penroseův diagram Kerrovy-Newmanovy metriky, nestabilita vnitřního horizontu. Vlastnosti černých děr. Wheelerův teorém ?černá díra nemá vlasy?, teorémy o jednoznačnosti, hypotéza kosmického cenzora, teorémy o singularitách. Termodynamika černých děr. Souvislost geometrických a termodynamických charakteristik černé díry, čtyři zákony termodynamiky černých děr, Hawkingovo kvantové vypařování černých děr, černá díra jako termodynamický systém. Standardní kosmologický model. Friedmanova rovnice a vek vesmíru, rovnovážná termodynamika, entropie, teplotní historie vesmíru, horizonty. Jaderná syntéza. Jaderná statistická rovnováha, počáteční podmínky, tvorba lehkých prvků, prvotní jaderná syntéza jako test. Inflační kosmologie. Problémy standardního kosmologického modelu; falešné vakuum a jeho repulsivní gravitační účinky, exponenciální expanze vesmíru a řešení problémů standardního modelu, modely inflace založené na unifikačních teoriích interakcí elementárních částic, chaotická inflace, kvantové zrození vesmíru ?z ničeho?.
Syllabus (in Czech)
  • Sylabus (platí pro přednášku i cvičení)
    Vybrané problémy relativistické fyziky. Úvod do diferenciálních forem, duální tenzory, integrace
    v prostoročase; integrální tvar zákonu zachování energie a hybnosti, tenzor momentu hybnosti a spin; Fermiho-Walkerův přenos a lokální referenční systém; Lieova derivace a Killingovy vektory; integrace
    v křivém prostoročase, Stokesova věta; energie, hybnost a moment hybnosti gravitačního pole.
    Nabité a rotující černé díry. Reissnerova-Nordströmova geometrie, vnitřní a vnější horizont, analytické prodloužení, úplný Penroseův diagram, Kerrova geometrie, nahé singularity, Kerrovy-Schildovy a Boyerovy-Lindquistovy souřadnice, horizont událostí a plocha statické limity, vlečení inerciálních systémů, Kerrova-Newmanova geometrie, dipólové elektromagnetické pole, hmotnost, moment hybnosti a magnetický moment, Carterovy pohybové rovnice, extrakce energie z ergosféry, superradiace, reverzibilní a irreverzibilní transformace, Penroseův diagram Kerrovy-Newmanovy metriky, nestabilita vnitřního horizontu.
    Vlastnosti černých děr. Wheelerův teorém ?černá díra nemá vlasy?, teorémy o jednoznačnosti, hypotéza kosmického cenzora, teorémy o singularitách.
    Termodynamika černých děr. Souvislost geometrických a termodynamických charakteristik černé díry, čtyři zákony termodynamiky černých děr, Hawkingovo kvantové vypařování černých děr, černá díra jako termodynamický systém.
    Standardní kosmologický model. Friedmanova rovnice a vek vesmíru, rovnovážná termodynamika, entropie, teplotní historie vesmíru, horizonty.
    Jaderná syntéza. Jaderná statistická rovnováha, počáteční podmínky, tvorba lehkých prvků, prvotní jaderná syntéza jako test.
    Inflační kosmologie. Problémy standardního kosmologického modelu; falešné vakuum a jeho repulsivní gravitační účinky, exponenciální expanze vesmíru a řešení problémů standardního modelu, modely inflace založené na unifikačních teoriích interakcí elementárních částic, chaotická inflace, kvantové zrození vesmíru ?z ničeho?.
Language of instruction
Czech
Further Comments
The course can also be completed outside the examination period.
The course is also listed under the following terms Summer 1994, Summer 1995, Summer 1996, Summer 1997, Summer 1998, Summer 1999, Summer 2000, Summer 2001, Summer 2002, Summer 2003, Summer 2004, Summer 2005, Summer 2006, Summer 2007, Summer 2008, Summer 2009, Summer 2010, Summer 2011, Summer 2012, Summer 2014, Summer 2015.
  • Enrolment Statistics (Summer 2013, recent)
  • Permalink: https://is.slu.cz/course/fpf/summer2013/UF03302