Relatividad general: simetrías, ondas de gravitación y cosmología (3 créditos) |
Dr. Jaume Carot Giner |
971 17 3225 |
jcarot @ uib.es |
Dra. Alicia M. Sintes Olives |
971 17 1380 |
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Calendario: miércoles de 15:30 a 17:30 (2 cuatrimestre) |
Programa:
- Revisión de algunos conceptos simples en Geometría: Vectores y Espacio Tangente. Coordenadas y curvas coordenadas. Variedades Diferenciables. Tensores.
- Transformaciones y simetrías: Grupos de transformaciones a un parámetro, generador infinitesimal, transformaciones finitas y órbitas. Transformaciones inducidas sobre tensores: función diferencial y "pull-back". Derivada de Lie. Simetría de un campo tensorial. Grupos r-paramétricos de transformaciones.
- Breve introducción a la Relatividad General: Los espacio-tiempos como variedades. Las ecuaciones de campo, el tensor impulso-energía y las condiciones de energía.
- Clasificación de soluciones exactas mediante el grupo de isometrías: Breve catálogo de familias de soluciones exactas de interés en astrofísica y cosmología relativistas.
- Isometrías en detalle: Aplicación exponencial y coordenadas normales. Isometrías sobre la variedad y las transformaciones inducidas (diferencial y pull-back). Estructura grupal y álgebra asociada, grupo de isotropía y otros resultados. Puntos fijos y puntos ordinarios: métricas espacialmente isotrópicas y métricas espacialmente homogéneas.
- Modelos cosmológicos y Principios cosmológicos o prejuicios geométricos: El caso estándar y las métricas de FRW: una deducción detallada. Reduciendo la simetría: otros modelos cosmológicos. Modelos de Bianchi. Modelos inhomogéneos. Algunos modelos autosimilares.
- Tópicos en Cosmología moderna: Los límites del modelo estándar. Inflación. Materia Oscura. Paredes de dominio y cuerdas cósmicas.
- Ecuaciones de Campo linealizadas. Grados de libertad de gauge. Coordenadas armónicas.
- Campos Newtonianos. Métrica de una estrella en la aproximación de campo débil.
- Ecuación de onda. Solución de onda plana. Grados de libertad. Gauge TT "transverse traceless". Polarizaciones.
- Generación de ondas gravitatorias. Radiación cuadrupolar. Fuentes de radiación. Pulsar binario PSR1913+16.
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Objetivos:
- Dar una formación básica que permita al estudiante investigar en temas afines.
- Profundizar en la comprensión de la Relatividad General y sus aplicaciones.
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Criterios de evaluación:
- Resolución de algunos problemas propuestos a lo largo del curso.
- Presentación por parte del alumno de algún desarrollo seleccionado (p. Ej.: demostración de algún teorema, realización de algún cálculo detallado seleccionado de entre el material impartido en el curso, etc.)
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Bibliografía:
- M Crampin and FAE Pirani. " Applicable Differential Geometry ", London Mathematical Society Lecture Note Series num. 59, Cambridge UP 1987.
- GS Hall. " Some remarks on symmetries and transformation groups in general relativity ", Gen. Rel. Grav. 30 , 1099-1110, (1998).
- JN Islam. " An Introduction to Mathematical Cosmology " (2nd. Edition). Cambridge UP 2002.
- PJE Peebles. " Principles of Physical Cosmology ", Princeton University Press, Princeton (1993).
- R. D'Inverno, Introducing Einstein's Relativity (Oxford, 1992)
- J.B. Hartle, Gravity: An Introduction to Einstein's General Relativity (Addison-Wesley, 2002).
- S.M. Carroll, Spacetime and Geometry: An Introduction to General Relativity (Addison-Wesley, 2003). Lecture Notes on General Relativity , University of California Santa Barbara, gr-qc/9712019,
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