UFTFA08 Relativistic Physics and Astrophysics II

Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
léto 2021
Rozsah
4/2/0. 8 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
doc. RNDr. Petr Slaný, Ph.D. (přednášející)
doc. RNDr. Petr Slaný, 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.
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
Vyučovací jazyk
Angličtina
Informace učitele
60% účast na přednášce
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je zařazen také v obdobích léto 2019, léto 2020, léto 2022.