Einstein aveva ragione. Adele La Rana Fondazione TERA & Università Sapienza di Roma & CERN Museo di Fisica di Napoli, 28 Gennaio 2016
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- Orlando Gallo
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1 Einstein aveva ragione Adele La Rana Fondazione TERA & Università Sapienza di Roma & CERN Museo di Fisica di Napoli, 28 Gennaio 2016
2 2015: La Teoria della Relatività Generale compie 100 anni!
3 : 100 anni di Relatività Generale Albert Einstein ( ) a Berlino nel 1915 Novembre 1915: Einstein presenta in quattro lezioni (4, 11, 18 e 25 Novembre) la sua teoria della gravitazione all Accademia Prussiana delle Scienze a Berlino
4 La gravitazione di Newton Legge di gravitazione universale
5 La validità della descrizione newtoniana Per prevedere quando avverrà un eclisse di Sole o quando ripasserà la cometa di Halley o anche per programmare la traiettoria di un razzo non è necessario ricorrere alla teoria di Einstein: la gravitazione newtoniana descrive con grande precisione queste situazioni!
6 La validità della descrizione newtoniana Le equazioni della Relatività Generale si riducono alla legge di gravitazione di Newton nei limiti di velocità piccole rispetto a quella della luce ( km/s) e di gravità debole
7 Dove finiremmo senza la relatività?
8 Disorientati nello spazio
9 sulla Terra Fuori strada
10 Telescopio spaziale Hubble
11 Immagine ripresa da Hubble Space Telescope Un unico oggetto: Quasar distante 8 miliardi di anni luce Oggetto più vicino alla Terra: una galassia distante 400 milioni di anni luce
12 La croce di Einstein È un fenomeno predetto dalla Relatività Generale!
13 Quasar Galassia Casa 400 milioni di anni luce 8 miliardi di anni luce
14 La croce di Einstein Legge di gravitazione universale È un fenomeno che non è descritto dalla legge di Newton!
15 Treni di pianura
16 Treni di montagna
17 Niente massa, niente energia: spazio piatto A B Spazi Piatti: binari diritti
18 Cosa succede allo spazio in presenza di masse? S incurva!
19 La massa e l energia curvano la struttura dello spazio e del tempo Il tragitto più breve tra A e B B A è una curva!
20 Gli invisibili binari della gravità
21 Lente gravitazionale Reale Osservato
22 Quasar Galassia Casa Oggetto Lente Occhio
23 L anello di Einstein
24 Bolivia, Uyuni train cemetery, Foto di Gianni Battimelli
25 Siamo abituati? a sentir parlare di relatività ristretta Spazio piatto
26 A grandi velocità Velocità prossime a c, velocità della luce v Ferma In moto Contrazione delle lunghezze
27 A grandi velocità Velocità prossime a c, velocità della luce v Fermo Misura nel 1971: 60 x 10-9 s di ritardo Dilatazione dei tempi
28 Non solo un discorso di velocità, ma anche di masse Relatività generale Lo spazio s incurva!
29 Cosa succede al tempo in uno spazio curvo?
30 Empire State Building, NY Sulla superficie della Terra il tempo scorre più lentamente che a una certa altezza dal suolo
31 1 km 3 secondi avanti rispetto all orologio a terra ma dopo 1 milione di anni!
32 Il sistema GPS Global Positioning system Dove finiremmo senza la relatività? 24 Satelliti artificiali a circa km dalla superficie terrestre
33 Il sistema GPS
34 Il sistema GPS segnale emesso a t Distanza=velocità x intervallo di tempo segnale ricevuto a t 2 velocità del segnale = c
35 Orologi estremamente precisi Oscillazioni periodiche E 1 E 0 Oscillazioni meccaniche decine di oscillazioni al minuto Oscillazioni tra 2 stati energetici oscillazioni al secondo
36 E 1 E 0 Oscillazioni tra 2 stati energetici 1 secondo = oscillazioni tra due particolari stati dell atomo di cesio
37 Orologio atomico su satellite Sfasamento di 45 x 10-6 secondi al giorno! km Orologio atomico a terra 1 milionesimo di secondo di differenza tra i due orologi produrrebbe un errore nella posizione di 300 metri.
38 Orologi da Nobel Orologi che perdono 1 secondo ogni 3,7 miliardi di anni. David Wineland, Nobel per la fisica 2012
39 Orologi da Nobel 30 cm James Chou, NIST(Colorado), 2007 v = 10m/s Fermo In moto
40 Fin qui un quadro statico
41 Ma cosa succede se? Se la bambina salta, il gatto - suo malgrado - salterà!
42 Viviamo in un universo dinamico
43 Onde gravitazionali
44 Onde Elettromagnetiche Versus Gravitazionali velocità c Si propagano nello spazio, anche vuoto. velocità c Oscillano i punti stessi dello spazio.
45 Moti di cariche e moti di masse Moto cariche accelerate, emissioni incoerenti sovrapposte Moto coerente di enormi ammassi di materia orchestrale
46 Immagini e suoni Producono un immagine della sorgente. Danno una descrizione sonora della sorgente.
47 Onde Gravitazionali: come una sinfonia
48 Sistema binario di stelle
49 Chirp dallo spazio segnale Frequenza e intensità crescono nel tempo tempo (s)
50 Un osservazione sperimentale indiretta Riduzione Periodo orbitale (s) Misura periodo pulsar Curva prevista dalla Relatività Generale Hulse e Taylor, Nobel 1993 Anno
51 Bravi Hulse e Taylor, sì Ma è pur sempre una misura indiretta!
52 Il grande problema delle onde gravitazionali: la timidezza Le onde elettromagnetiche interagiscono molto con la materia! Le onde gravitazionali pochissimo: difficilissime da rivelare!
53 Oscillazioni dello spazio Onda gravitazionale Effetto piccolissimo!!!! tempo
54 Oscillazioni dello spazio tempo Onda gravitazionale
55 Oscillazioni dello spazio
56 A caccia di onde gravitazionali: Virgo (Italia-Francia) Specchi sospesi 3 km Interferometro Virgo, Cascina (Pisa)
57 A caccia di onde gravitazionali: Ligo (USA) Specchi sospesi 4 km Ligo, Hanford (Washington) Ligo, Livingston (Louisiana)
58 Finestre spalancate sull universo
59 Componendo le immagini
60 Onde Gravitazionali: instancabili viaggiatrici
61 A caccia di onde gravitazionali Interferometro spaziale e-lisa, 2034
62 Il lancio di LISA Pathfinder 3 Dicembre 2015: lancio di LISA Pathfinder a bordo del veicolo Vega VV06, dallo spazioporto dell ESA a Kourou (Guyana Francese)
63 LISA Pathfinder in una rappresentazione di computer grafica 63
64 Video-animazione Lisa Pathfinder Buon compleanno, Relatività Generale! 64
65 Grazie per l attenzione!
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68 Le quattro forze fondamentali Forza gravitazionale Forza elettromagnetica protone Forza forte neutrone Forza debole
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