Fisica: buchi neri
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Simone Malacrida
Simone Malacrida (1977) Ha lavorato nel settore della ricerca (ottica e nanotecnologie) e, in seguito, in quello industriale-impiantistico, in particolare nel Power, nell'Oil&Gas e nelle infrastrutture. E' interessato a problematiche finanziarie ed energetiche. Ha pubblicato un primo ciclo di 21 libri principali (10 divulgativi e didattici e 11 romanzi) + 91 manuali didattici derivati. Un secondo ciclo, sempre di 21 libri, è in corso di elaborazione e sviluppo.
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Anteprima del libro
Fisica - Simone Malacrida
http://www.amazon.com/-/e/B00J23W2N4
INDICE ANALITICO
INTRODUZIONE
I – BUCHI NERI DI SCHWARZSCHILD
Collasso gravitazionale
Geodetiche
Metrica di Schwarzschild
Coordinate di Kruskal e spaziotempo
Diagrammi di Carter-Penrose
Orizzonte degli eventi
Singolarità nude
II - BUCHI NERI CARICHI ELETTRICAMENTE
Metrica di Reissner-Nordstrom
Orizzonte di Cauchy
Coordinate isotrope
III - BUCHI NERI ROTANTI
Teorema di unicità
Soluzioni di Kerr
Ergosfera
Il processo di Penrose
IV - MECCANICA DEI BUCHI NERI
Energia e momento angolare
Congruenze geodetiche
Le leggi della meccanica dei buchi neri
V - LA RADIAZIONE DI HAWKING
Quantizzazione di un campo scalare
Produzione di particelle
La radiazione di Hawking
La termodinamica dei buchi neri
INTRODUZIONE
In questo libro è presentata un’ampia panoramica riguardante i buchi neri, partendo dai concetti matematici e fisici che indicano la loro presenza nello spaziotempo fino alle proprietà degli stessi.
Oggetti celesti tra i più esotici
, i buchi neri hanno rappresentato una sfida teorica immensa per la relatività generale.
Difatti, tale disciplina, nata per descrivere lo spaziotempo in ogni punto, senza alcuna distinzione, deve inchinarsi all’esistenza di singolarità previste dalle varie metriche soluzioni delle sue medesime equazioni.
Per anni non vi sono stati né riscontri sperimentali né teorie fisiche in grado di comprendere le proprietà dei buchi neri.
Dagli anni Settanta in poi, però, l’applicazione della teoria quantistica dei campi ai buchi neri ha permesso di comprendere alcuni meccanismi fondamentali quali la radiazione di Hawking e la termodinamica dei buchi neri.
In aggiunta, il perfezionamento di alcuni formalismi (i diagrammi di Carter-Penrose ad esempio) ha permesso di descrivere le principali proprietà degli stessi.
Tutto ciò è ben lontano da una comprensione globale di tali oggetti celesti.
A tutt’oggi non vi sono teorie univoche che permettano di descrivere cosa accade realmente in presenza di una singolarità dello spaziotempo, principalmente per il fatto che la relatività generale quantistica non è stata ancora enunciata come teoria fisica consistente.
Le problematiche relative ai buchi neri si incrociano quindi con altri aspetti fondamentali della fisica contemporanea, quali l’unificazione delle forze, una probabile teoria del tutto che spieghi i meccanismi fisici dell’Universo e assunti cosmologici quali la forma dell’Universo e la sua origine.
Quanto andremo ad esporre necessita di alcuni prerequisiti riguardanti la relatività generale stessa, la matematica tensoriale e, in genere, le teorie fisiche di quantizzazione dei campi.
Pertanto, questo libro ha un taglio fortemente indirizzato verso chi ha delle conoscenze fisiche e matematiche di stampo universitario specialistico in questi settori o verso chi nutre una forte passione per l’astrofisica, conoscendone intimamente i profondi aspetti matematico-fisici.
I
BUCHI NERI DI SCHWARZSCHILD
Collasso gravitazionale
Possiamo considerare una stella come una sfera di atomi di