Onde Gravitazionali

 

AA 2002-2003

 

3 crediti - 25 lezioni

 

 

 

Docenti

 

Adalberto Giazotto (coordinatore), Giancarlo Cella, Francesco Fidecaro et al.

 

Obiettivi del corso

 

Recentemente le attività sperimentali riguardanti la gravitazione hanno avuto un notevole sviluppo, in particolare a Pisa. L'iniziativa più importante in questo momento è la costruzione a Cascina dell'interferometro VIRGO per la rivelazione di onde gravitazionali. Il corso fornisce le conoscenze teoriche e sperimentali per iniziare a svolgere una attività di ricerca nel campo delle onde gravitazionali.

 

 

 

Programma

 

1.      Metrica di Schwarzschild, buchi neri. 2 ore

 

2.      Equazioni di Einstein linearizzate. Onde gravitazionali. Il sistema PSR 1913+16. 1 ora.

 

3.      Sorgenti astrofisiche: collassi stellari, sistemi binari, stelle di neutroni ruotanti, fondo cosmologico. FF 1 ora.

 

4.      Rivelazione delle onde gravitazionali. Principio di funzionamento di interferometri e barre risonanti. FF 1 ora

 

5.      Rumore di misura, spettro di potenza. Rivelazione ottimale, rumore sismico, shot noise, rumore termico. FF 2 ore.

 

6.      Rumore in frequenza del laser. Cavità Fabry-Perot, tecnica di Pound Drever, stabilizzazione di un laser. 1 ora.

 

7.      L'interferometro Virgo, soluzioni adottate: sospensioni, schema ottico. 2 ore.

 

8.      L'interferometro Virgo, controllo e estrazione dei segnale. Locking dell'interferometro. Controllo dell'allineamento. Controllo della frequenza del laser. Filtraggio dei modi spaziali. 3 ore.

 

9.      Analisi dei dati: rivelazione dei vari segnali: procedure, soluzioni adottate per l'elaborazione dati: sistema binario coalescente, sorgenti periodiche, impulsi. Reti di rivelatori. GC 4 ore

 

10.  Analisi dei dati: identificazione delle sorgenti di rumore nell'interferometro. GC 2 ore

 

11.  Evoluzione futura: l'abbassamento del rumore termico. Linee di investigazione: materiali, geometrie, criogenia. AG 2 ore.

 

12.  Evoluzione futura: l'abbassamento del rumore di lettura: intensità del laser, pressione di radiazione, limite quantistico standard. Linee di investigazione: inteferometri diffrattivi. AG 2 ore.

 

13.  Evoluzione futura: schemi di quantum non demolition. GC 4 ore

 

 Prerequisiti:

 

Conoscenza della Relatività Generale e dei suoi fondamenti sperimentali. Questi prerequisiti vengono forniti dal corso di Relatività e da quello di Gravitazione Sperimentale.

 

 

 

Bibliografia:

 

L.Landau, E.Lifshitz, Teoria dei campi

 

I.R.Kenyon, General Relativity, Oxford University Press, 1990.

 

Gravitational Waves: A Web Based Course : <http://elmer.tapir.caltech.edu/ph237/>http://elmer.tapir.caltech.edu/ph237/ January - May 2002

Kip S. Thorne, Mihai Bondarescu, Yanbei Chen California Institute of Technology.