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La fisica ed il CosmoFisica 24 ore1 Relatività generale e oltre.

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Presentazione sul tema: "La fisica ed il CosmoFisica 24 ore1 Relatività generale e oltre."— Transcript della presentazione:

1 La fisica ed il CosmoFisica 24 ore1 Relatività generale e oltre

2 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 2 Principio di equivalenza Non è possibile distinguere la gravità dallaccelerazione Massa inerziale = massa gravitazionale Gravità può essere descritta in termini metrici

3 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 3 Spazio tempo dinamico Materia determina le lunghezze

4 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 4 Materia e spazio Uno può visualizzare la relatività generale pensando lo spazio tempo come un foglio che in assenza di materia è piatto ma è curvato della materia materia Sorgente di Curvatura dello spazio tempo

5 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 5 Deviazione della luce (lenti) Effetto gravità equivale ad una modificazione tessuto spazio temporale La luce viene deviata, e quindi può essere focalizzata, da una distribuzione di massa

6 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 6 Buchi neri Regione delle spazio tempo che ………. intrappola la luce

7 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 7 Onde gravitazionali Evidenza indiretta PSR Nobel a Taylor nel 1993

8 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 8 Einstein ed Oltre Einstein Onde gravitazionali Cosa ha dato energia al BIG BANG Cosa succede al bordo di un BUCO NERO Cosa è lenergia oscura

9 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 9 Progressi da osservazione con base nello spazio Spettroscopia X [Chandra] Spettroscopia Gamma [Integral]

10 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 10 Immagini X ( Centro della galassia )

11 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 11 Gamma Ray Burst Sono gli eventi più energetici delluniverso Missione SWIFT NASA concorrenza con INTEGRAL

12 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 12 MATERIA OSCURA luce = tracciante di massa 1.rilevata solo dai suoi effetti gravitazionali 2.non rientra nel Modello Standard delle particelle elementari 3.uno dei principali costituenti delluniverso? oscura = non emette luce

13 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 13 Keplero: effetti gravitazionali - prima evidenza: materia oscura nelle galassie (Zwicky, 1933)...massa mancante

14 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 14 effetti gravitazionali - seconda evidenza: materia oscura nei cluster di galassie cluster di galassie: Contengono gas caldo che emette radiazione X materia oscura equilibrio meccanico: senza materia oscura il gas caldo si dissolverebbe

15 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 15 effetti gravitazionali - terza evidenza: lenti gravitazionale Abell 2218, un cluster di galassie lontano circa 3 miliardi di anni luce, piega la luce dalle galassie retrostanti creando lunghi e deboli archi. massa alone forma degli archi

16 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 16 Candidati di Materia Oscura Barionica: materia ordinaria fatta di protoni e neutroni? Alcune idee: 1.Nane Brune o pianeti tipo Giove 2.Resti di stelle fredde (buchi neri, stelle di neutroni, nane bianche, 3.Buchi neri primordiali (lasciati dopo il Big Bang) Tutte queste forme di materia oscura barionica sono collettivamente chiamate Massive Compact Halo Objects (MACHOs) Non barionica: prodotta nei primi istanti dopo il Big Bang Alcune idee: 1. Neutrini massivi 2. Nuove particelle esotiche Tutte queste forme di materia oscura non barionica sono collettivamente chiamate Weak Interactive Massive Particles (WIMPs) oltre il Modello Standard

17 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 17 Indagine cosmologica ?

18 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 18 INFLAZIONE & ENERGIA OSCURA oltre il Modello Standard? dopo il Big Bang e oggi? COSTANTE COSMOLOGICA ESPANSIONE ACCELERATA

19 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 19 Il problema gravitazionale a due corpi tempo – ISCO CL FNFN or CL FN 15M inspiral plunge/merger ring-down ONDE Gravitazionali

20 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 20 LIGO & VIRGO

21 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 21 Losservatorio ad Hanford

22 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 22 GEO600 Hannover

23 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 23 LISA – LIGO/VIRGO

24 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 24 LISA Interferometro con base nello spazio

25 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 25 Sorgenti gravitazionali per LISA Sistemi semi-separati di piccolo periodo Primaria: nana bianca Secondaria: una stella che trasferisce materia alla sua compagnia

26 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 26 Risolvere numericamente le equazioni di Einstein 6 equazioni di evoluzione + 4 vincoli Affettando lo spazio tempo: Decomposizione 3+1 Devono essere soddisfatte dalle CONDIZIONI INIZIALI

27 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 27 La forma BSSN delle equazioni di Einstein nel formalismo Hamiltoniano [4] M. Shibata, T. Nakamura: Evolution of three dimensional gravitational.., Phys. Rev. D52(1995)5429 [5] T.W. Baumgarte, S.L. Shapiro: On the numerical integration of Einstein.., Phys. Rev. D59(1999)024007

28 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 28 Schwarzschild in coordinate di Novikov g rr geodesic slicing: Osservatore in caduta libera lapse = 1, shift = 0 codice fallisce per = m singularity avoiding slicing shift = 0 black hole

29 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 29 Collisione di due buchi neri I dati iniziali corrispondono a due buchi neri non rotanti La simulazione parte dallISCO La gravitazionale emessa è mostrata dai colori Lorizzonte degli eventi dei buchi neri è mostrata come una superficie scura. Compiono circa un 1/3 di orbita prima di unirsi.

30 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 30 Ricerche a Parma: Il progetto Albert100 (OG51) La rivelazione delle onde gravitazionali si avvicina I Fisici sperimentali hanno bisogno di templates Non cerano (in ITALIA) risorse computazionali dedicate alla relatività numerica Ferrara Fortini Pierluigi Padova Fernando De Felice, Gianluca Genelli, Francesco Sorge Parma Roberto De Pietri, Francesco Di Renzo, Alessandro Nagar, Enrico Onofri Roma 1 Omar Benhar Noccioli, Valeria Ferrari, Leonardo Gualtieri, Giovanni Minutti, Josè Pons Trieste (Sissa) Luca Baiotti, Antonio Lanza, Luciano Rezzolla, John Miller, Pedro Montero

31 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 31 Il nostro sistema 44 nodi IBM e-server Pentium III 1,133 GHz 1.5 GBytes RAM per nodo

32 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 32 Accrescimento quasi periodico e onde gravitazionali da una stella di neutroni toroidale oscillante Collaborazione di L. Rezzola, O. Zanotti and T. Font. Dettagli: gr-qc/ gr-qc/ Viene mostrata levoluzione della densità di massa a riposo della stella di neutroni toroidale Il calcolo è stato effettuato con codice idrodinamico relativistico in 2D usando coordinate polari. Lo spazio-tempo del buco nero è ottenuto come una sequenza di stati quasi stazionari di soluzioni di Schwarzschild con massa che si incrementa.

33 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 33 Benchmarks Prova di velocità standard BenchADM Evoluzione della metrica piatta di Minkowski 100 passi di evoluzione temporale Tempi di esecuzione in secondi Simulazioni non lineari in 3D GRIGLIA (Np=64) ~ 270x270x270

34 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 34 ……… SistemaNPtime Origin Cray T3E (600MHz) IBM SP2 (Power3)115214,15 PentimIV 1,7GHz210,20 EV6 Alpha21264A19.72 PIII Cluster NCSA102417,66 GrigliaNP IntelGNU 40x40x x40x x40x x40x x70x x70x x70x x70x x70x albert vs. altri Griglia 40x40x40 su 1 nodo di calcolo GrigliaNP AlbertPlatinum 40x40x (100%)23.2 (100%) 40x40x ( 74%)28.5 ( 81%) 40x40x ( 46%)29.0 ( 80%) 40x40x ( 23%)30.5 ( 76%)

35 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore 35 Tempi di esecuzione per BSSN Evoluzione del tipo BSSN Evoluzione della metrica piatta di Minkowski 100 passi temporali Tempo di esecuzione in sec Evoluzione temporale: ICN a tre passi Lapse: affettamento 1+log Shift: delayed Gamma freezing Simulazione non lineare 3D Griglia (Np=64) 308x308x148 Grid SIZENP Time 80x80x x80x x156x x156x x156x x232x x308x x308x x308x


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