Astrofisica nucleare relativistica 1

A.A. 2018/2019
Insegnamento per
6
Crediti massimi
42
Ore totali
SSD
FIS/05
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
Lo studio dell'Astrofisica Stellare è fondamentale per tutti gli studenti interessati a tematiche astrofisiche, cosmologiche o astroparticellari. La natura interdisciplinare di tale studio, inoltre, che collega intimamente le proprietà subatomiche della materia a quelle macroscopiche dell'oggetto stellare, lo rende istruttivo per tutti gli studenti con interessi teorici.
Il corso si divide in due moduli: il primo, di interesse generale per lo studio della struttura ed evoluzione stellare, sviluppa in dettaglio quei principi fisici che sono alla base della stabilità dei corpi autogravitanti in varie condizioni di temperatura e densità. Il secondo studia la formazione e le proprietà delle 'stelle compatte' (stadi finali dell'evoluzione stellare), mettendo in risalto il legame fra le proprietà microscopiche della materia super-densa di cui sono costituite ed i fenomeni macroscopici molto esotici ed energetici che vengono osservati.

Struttura insegnamento e programma

Edizione attiva
FIS/05 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA - CFU: 6
Lezioni: 42 ore
Programma
Introduzione al corso: Fasi finali dell'evoluzione stellare e formazione di oggetti compatti - Tipiche condizioni di densità e temperatura nelle stelle compatte - Limiti di applicabilità della fisica classica nelle stelle compatte.
Equazione di stato della materia stellare: Richiami di termodinamica e di meccanica statistica - Gas perfetto di Maxwell-Boltzmann (non-relativistico e ultrarelativistico) - Gas di Fermi degenere: caso non-relativistico, ultrarelativistico e generale - Correzioni al caso T=0 e calore specifico del gas di Fermi - Gas di fotoni - Regimi di applicabilità delle equazioni di stato - Correzioni elettrostatiche al gas degenere di elettroni - Gas n-p-e e cattura elettronica in sistemi autogravitanti- Equazioni di stato 'below neutron drip'e 'above neutron drip'- Equazione di stato della materia densa: il problema dell'interazione NN ed i potenziali fenomenologici - Materia esotica ad alte
densità.
Struttura ed evoluzione stellare : Teorema del viriale - Equilibrio idrostatico di un gas nonrelativistico ed ultrarelativistico - Contrazione gravitazionale ed evoluzione da protostella a stella - Condizioni per l'innesco delle reazioni termonucleari - Indice adiabatico ed instabilità di corpi autogravitanti - Politropi: equazioni di Lane-Emden, masse e raggi - Trasporto del calore: teoria cinetica e random-walk - Trasporto radiativo ed opacità - Approssimazione diffusionale - Equazione del calore e diffusività - Gradiente di temperatura ed equazioni della struttura stellare - Relazione fra temperatura interna e luminosità - Scattering e assorbimento di fotoni: temperatura efficace e spettrale - Le equazioni della struttura stellare - Modello standard e relazione massa-luminosità per stelle in equilibrio radiativo.
Prerequisiti e modalità di esame
PREREQUISITI:
Il corso non ha prerequisiti particolari, se non conoscenze di base di fisica classica, meccanica quantistica e relatività ristretta, ed i vari argomenti saranno introdotti e sviluppati in maniera consistente all'interno del corso.

MODALITA D'ESAME:
L'esame consiste in una discussione orale che verte sugli argomenti trattati nel corso.
Metodi didattici
Modalità di frequenza:
Fortemente consigliata;
Modalità di erogazione:
Tradizionale.
Materiale didattico e bibliografia
- A.C. Phillips: The Physics of Stars (Wiley Interscience, 1999)
- D. Prialnik: An Introduction to the Theory of Stellar Structure and Evolution (Cambridge University Press, 2000)
- S.L. Shapiro and S.A. Teukolsky: Black Holes, White Dwarfs, and Neutron Stars: the Physics of Compact Objects (Wiley Interscience, 1983)
- D.D. Clayton: Principles of Stellar Evolution and Nucleosynthesis (The University of Chicago Press, 1983)
- J.N. Bahcall: Neutrino Astrophysic (Cambridge University Press, 1990)
Periodo
Primo semestre
Periodo
Primo semestre
Modalità di valutazione
Esame
Giudizio di valutazione
voto verbalizzato in trentesimi
Docente/i
Ricevimento:
tutti i giorni (su appuntamento)
Dipartimento di Fisica - Sezione di Fisica Teorica - Studio DC/1/28