In questo corso vengono forniti gli elementi fondamentali per la comprensione delle osservazioni delle onde gravitazionali. È pensato per gli studenti del curriculum in Fisica nucleare e subnucleare, ma è utile anche agli studenti del curriculum Astrofisica.

Argomenti specifici: meccanismi di emissione delle onde gravitazionali; sorgenti astrofisiche di onde gravitazionali; funzionamento degli strumenti per la rivelazione delle onde gravitazionali; l'analisi dei segnali prodotti dagli interferometri gravitazionali; i risultati dell'astronomia gravitazionale e la loro collocazione in ambito astrofisico.
L’esame finale è incentrato sulla presentazione di argomento a scelta tra quelli presentati nel corso, oltre che su una serie di domande codificate che misurano quanto appreso. Le domande codificate servono anche ad indicare quelli che sono gli argomenti più rilevanti e che costituiscono il cuore della scienza delle onde gravitazionali, oltre che a stabilire una tempistica certa per lo studio degli argomenti del corso.
Le risorse messe a disposizione degli studenti consistono in libri di testo facilmente reperibili e nel materiale messo puntualmente a disposizione dal docente del corso.

1. Conoscenza e capacità di comprensione.
Alla fine del corso, gli studenti saranno capaci di capire il significato astrofisico delle osservazioni di onde gravitazionali.
2. Conoscenza e capacità di comprensione applicate.
Alla fine del corso, gli studenti saranno capaci di intraprendere un percorso di tesi di Master in questo argomento.
3. Autonomia di giudizio.
Alla fine del corso, gli studenti capiranno l'importanza delle nuove osservazioni di onde gravitazionali in un più vasto contesto astrofisico.
4. Abilità comunicative.
Alla fine del corso, gli studenti conosceranno il formalismo e i termini base di questo campo in rapido sviluppo. La prova finale, basata su una presentazione su argomento a scelta tra quelli presentati nel corso, ha lo scopo di affinare le abilità comunicative.
5. Capacità di apprendere
Alla fine del corso gli studenti potranno procedere in modo autonomo con l'acquisizione di nuove conoscenze nel campo delle onde gravitazionali.

Buona conoscenza della fisica classica e dell'ottica. Relatività speciale. Serie e trasformate di Fourier.

Tensori, spazi di Riemann e curvatura dello spazio-tempo
Fondamenti di relatività generale
Gravità linearizzata
Propagazione, generazione e rivelazione delle onde gravitazionali
Strumenti per la rivelazione delle onde gravitazionali e loro principi di funzionamento
Il rumore negli interferometri gravitazionali
Introduzione all'analisi dei segnali di onde gravitazionali
Sorgenti astrofisiche di onde gravitazionali
Generazione di onde gravitazionali da parte di sistemi binari compatti
Astronomia multimessaggera
Il futuro della scienza delle onde gravitazionali

T. A. Moore: "A General Relativity Workbook", University Science Books, 2013
Kip Thorne: "Black Holes and Time Warps: Einstein's Outrageous Legacy", Norton, 1995 (edizione italiana: "Buchi neri e salti temporali", Castelvecchi, 2019)
J. Foster and J. D. Nightingale: "A Short Course in General Relativity", Springer, 2006

Nel corso dell'A.A.2025-26 verranno esposti per lo più argomenti già introdotti nel programma didattico dell'A.A. 2024-25, descritto nel dettaglio sulla pagina web del corso
https://wwwusers.ts.infn.it/~milotti/Didattica/GravitationalWaves/GW_topics_24-25.html
che contiene anche una grande quantità di materiali didattici ed informativi. Saranno comunque possibili variazioni migliorative.

Lezioni frontali in aula. Seminari scientifici.

Per altre informazioni si può consultare anche il sito web del corso: https://wwwusers.ts.infn.it/~milotti/Didattica/GravitationalWaves/index.html

Breve seminario (circa 20 min) su un argomento trattato nel corso, seguito da esame orale (2 o 3 domande sui temi sviluppati nel corso). Le domande più probabili sono elencate in un’apposita lista su web, all’interno del sito del corso (https://wwwusers.ts.infn.it/~milotti/Didattica/GravitationalWaves/Questions.html ).
Le prove d’esame possono svolgersi in lingua italiana o inglese, a scelta dello studente.

Il voto sarà determinato in base alla correttezza delle risposte (più del 90% degli aspetti essenziali riportati correttamente: voto compreso tra 28 e 30 e lode; tra 70% e 90%, voto compreso tra 24 e 27; tra 50% e 70%, voto compreso tra 18 e 23; meno del 50%, insufficiente).