Relatività generale e oltre La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore.

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1 Relatività generale e oltre La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore

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

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

6 Buchi neri Regione delle spazio tempo che ………. intrappola la luce
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7 Onde gravitazionali Evidenza indiretta PSR 1913+16
Nobel a Taylor nel 1993 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 l’energia oscura La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore

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

10 Immagini X (Centro della galassia)
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11 “Gamma Ray Burst” Sono gli eventi più energetici dell’universo
Missione SWIFT NASA concorrenza con INTEGRAL La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore

12 MATERIA OSCURA luce = tracciante di massa “oscura” = non emette luce
rilevata solo dai suoi effetti gravitazionali non rientra nel Modello Standard delle particelle elementari uno dei principali costituenti dell’universo? luce = tracciante di massa “oscura” = non emette luce La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore

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

14 materia oscura nei cluster di galassie
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 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore

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

16 Candidati di Materia Oscura
Barionica: materia ordinaria fatta di protoni e neutroni? Alcune idee: Nane Brune o pianeti tipo Giove Resti di stelle fredde (buchi neri, stelle di neutroni, nane bianche, 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: Neutrini massivi Nuove particelle esotiche Tutte queste forme di materia oscura non barionica sono collettivamente chiamate Weak Interactive Massive Particles (WIMPs)  oltre il Modello Standard La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore

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

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

19 Il problema gravitazionale a due corpi
ONDE Gravitazionali ISCO CL FN FN or CL FN 15M tempo –10-21- “inspiral” “plunge/merger” “ring-down” La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore

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

21 L’osservatorio ad Hanford
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22 GEO600 Hannover La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore

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

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

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

28 Schwarzschild in coordinate di Novikov
“geodesic slicing”: Osservatore in caduta libera lapse = 1, shift = 0 codice fallisce per  = m “singularity avoiding slicing” shift = 0 black hole grr 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 dall’ISCO La gravitazionale emessa è mostrata dai colori L’orizzonte degli eventi dei buchi neri è mostrata come una superficie scura. Compiono circa un 1/3 di orbita prima di unirsi. 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 c’erano (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 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore

31 Il nostro sistema 44 nodi IBM e-server 330 88 Pentium III 1,133 GHz
1.5 GBytes RAM per nodo 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/ Viene mostrata l’evoluzione 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. 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 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore

34 ……… albert vs. altri Griglia NP Intel GNU Sistema NP time Griglia NP
40x40x40 1 14.08 37.93 8 18.80 42.80 16 30.41 50.63 64 61.45 82.50 70x70x70 85.56 220.00 101.07 235.02 112.94 247.41 27 128.14 260.36 176.27 302.77 Sistema NP time Origin 2000 64 41.38 Cray T3E (600MHz) 816 44.66 IBM SP2 (Power3) 1152 14,15 PentimIV 1,7GHz 2 10,20 EV6 Alpha21264A 1 9.72 PIII Cluster NCSA 1024 17,66 Griglia NP  Albert Platinum 40x40x40 1 14.0 (100%) 23.2 (100%) 8 18.8 ( 74%) 28.5 ( 81%) 16 30.4 ( 46%) 29.0 ( 80%) 64 61.4 ( 23%) 30.5 ( 76%) albert vs. altri Griglia 40x40x40 su 1 nodo di calcolo La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore

35 Tempi di esecuzione per BSSN
Grid SIZE NP  Time 80x80x40 1 1438 80x80x76 2 1853 80x156x76 4 2131 156x156x76 8 2230 156x156x148 16 2791 156x232x148 24 3046 156x308x148 32 3174 232x308x148 48 3493 308x308x148 64 3487 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 La fisica ed il Cosmo Fisica 24 ore