UFDF004 Relativistická fyzika a astrofyzika II

Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
léto 2017
Rozsah
0/0. 0 kr. Ukončení: dzk.
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 UF/DF003 a kromě prohloubení matematických partií dále rozvíjí astrofyzikální a kosmologické aplikace obecné teorie relativity.
Osnova
  • 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.
    Baryogeneze. Baryonová asymetrie ve vesmíru, narušení baryonové symetrie, jednoduché Boltzmannovy rovnice, vymizení prvotních asymetrií, leptonová čísla ve vesmíru, nerovnovážný rozpad.
Literatura
    doporučená literatura
  • Straumann, N. General Relativity. Springer, 2004. ISBN 3540219242. info
  • Börner G. The Early Universe. Springer, 2003. ISBN 3540441972. info
  • Wald R.M. General Relativity. The University of Chicago Press, 1984. ISBN 0226870324. info
  • Chandrasekhar S. The Mathematical Theory of Black Holes. Clarendon Press, 1983. ISBN 0-226-10100-2. info
  • Hawking S.W., Ellis, G. F. R. The Large Scale Structure of Space-Time. Cambridge Univ. Press, 1975. ISBN 0521200164. info
  • ] Misner C.W., Thorne K.S., Wheeler J.A. Gravitation. Freeman and Co., San Francisco, 1973. info
Informace učitele
Účast na přednáškách je doporučená. Může být nahrazena samostudiem
doporučené literatury a individuálními konzultacemi.
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je zařazen také v obdobích zima 2000, léto 2001, zima 2001, léto 2002, zima 2002, léto 2003, zima 2003, léto 2004, zima 2004, léto 2005, zima 2006, léto 2007, zima 2007, léto 2008, zima 2008, léto 2009, zima 2009, léto 2010, zima 2010, léto 2011, zima 2011, léto 2012, zima 2012, léto 2013, zima 2013, léto 2014, zima 2014, léto 2015, zima 2015, léto 2016, zima 2016, zima 2017, léto 2018, zima 2018, léto 2019, zima 2019, léto 2020, zima 2020, léto 2021, zima 2021, léto 2022.