INTERNATIONAL SCHOOL OF RELATIVISTIC ASTROPHYSICS «JOHN A. WHEELER»

Le osservazioni tradizionali in cosmologia, insieme alla recente scoperta di oggetti collassati nella nostra galassia, hanno fornito prove evidenti dell’esistenza di processi in cui gli effetti relativistici sia speciali che generali sono di fondamentale importanza. Lungi dal contribuire solo con piccole correzioni ed effetti trascurabili, la relatività generale rappresenta il quadro teorico di base per la descrizione completa di questi processi fisici. L’astrofisica relativistica è quindi diventata il campo di ricerca ideale per studiare e sondare le implicazioni più profonde della descrizione spazio- temporale della relatività generale. L’obiettivo di questa Scuola è analizzare, sia da un punto di vista teorico che sperimentale, i molteplici aspetti delle condizioni estreme della materia che si incontrano in questi regimi ultrarelativistici. L’argomento spazia dall’analisi della fisica nucleare e delle particelle elementari (necessaria per la descrizione della configurazione di equilibrio di una stella di neutroni o del nucleo di una stella normale nei suoi ultimi stadi evolutivi), all’analisi dei processi di magnetoidrodinamica relativistica o della fisica del plasma che si verifica nella magnetosfera di oggetti collassati. Uno sforzo importante è rivolto alle formulazioni relativistiche invarianti dei problemi e agli schemi generali che, lungi dal fornire solo risposte fenomenologiche, possono aprire nuove direzioni principali di ricerca. Allo stesso modo, nel campo sperimentale gli argomenti spaziano dall’analisi delle osservazioni terrestri (effettuate con radiointerferometri e telescopi ottici), alle osservazioni effettuate nella banda dei raggi X, dei raggi gamma o dell’infrarosso dai satelliti. Un’enfasi particolare è data anche ai programmi teorici di grande interesse concettuale, anche se privi di verifica sperimentale diretta. Ciò promuove l’analisi approfondita di possibili alternative alla teoria della gravitazione di Einstein; questo viene fatto insieme a nuove formulazioni della teoria tradizionale con l’aiuto di tecniche matematiche particolarmente attraenti (ad esempio, il formalismo degli spinori, i twistori, il calcolo di Regge, ecc.), o a problemi di grande fascino intellettuale (come le teorie di campo in sfondi curvi), o la quantizzazione del campo gravitazionale (ad esempio, il lavoro di Dirac, l’approccio di Christodoulou, o nuovi sviluppi teorici delle idee classiche di Riemann). Analogamente, in campo sperimentale, i progressi sono rappresentati da tecniche che al momento non hanno ancora raggiunto un successo definitivo. Ne sono un esempio la rivelazione della radiazione gravitazionale o la rivelazione di altri fenomeni transitori nella radiazione elettromagnetica o nelle interazioni dei neutrini che potrebbero essere correlati al processo di collasso gravitazionale. Il corso sarà presentato in modo sistematico, orientato a seguire i lavori classici di Bianchi e i grandi progressi fatti in seguito in questo campo, per risolvere i problemi cosmologici. Verranno presentati modelli di universi con anisotropia e rotazione, seguendo l’attacco potente e generale proposto da Gödel, Schucking, Ozsvath e Jantzen. Di conseguenza, in campo sperimentale l’attenzione si concentrerà su oggetti con red-shift z > 2.