UF03302 Relativistická fyzika a astrofyzika II

Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
léto 2011
Rozsah
4/2/0. 10 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
prof. RNDr. Zdeněk Stuchlík, CSc. (přednášející)
doc. RNDr. Jan Schee, Ph.D. (cvičící)
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
Cíle předmětu
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?.
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je zařazen také v obdobích léto 1994, léto 1995, léto 1996, léto 1997, léto 1998, léto 1999, léto 2000, léto 2001, léto 2002, léto 2003, léto 2004, léto 2005, léto 2006, léto 2007, léto 2008, léto 2009, léto 2010, léto 2012, léto 2013, léto 2014, léto 2015.