نسبیت عددی و فرمول بندی 1+3

حسن خلوتی (دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف )

 چکیده:  نظریه نسبیت عام اینشتین، سنگ بنای بسیاری از حوزه های فیزیک جدید از جمله کیهان شناسی مدرن، فیزیک ستاره های نوترونی و سیاه چاله ها، تولید امواج گرانشی و شماری دیگر از پدیده های کیهانی است که میدان گرانشی قوی در آن نقش اصلی را ایفا می کند. این نظریه در عین ظرافت و سادگی مفهومی که دارد، در عمل بسیار پیچیده است. معادلات میدان اینشتین یک دستگاه ده معادله دیفرانسیل جزئی، غیر خطی و جفت شده در چهار بُعد تشکیل می دهد. به خاطر این پیچیدگی، حل دقیق معادلات اینشتین تنها برای مواردی که دارای تقارن زیاد هم در زمان و هم در مکان هستند، امکان پذیر است. اما اگر علاقمند به مطالعه ی دستگاه های فیزیکی واقعی باشیم که درگیر میدان های گرانشی قوی دینامیکی با تقارن بسیار اندک یا حتی بدون تقارن اند، حل دقیق این معادلات ناممکن است. لزوم مطالعه‌ی این چنین سیستم هایی منجر به تولد حوزه ی “نسبیت عددی” شده است، که در آن سعی برآن است تا معادلات میدان اینشتین، با استفاده از شیوه های عددی و کد های پیچیده ی  محاسباتی حل شود.

در این صحبت به معرفی این حوزه، چالش های موجود در آن و همچنین معرفی فرمول بندی 3+1  برای تبدیل نظریه نسبیت عام به یک مسئله ی مقدار اولیه خواهم پرداخت، و در ادامه نگاهی اجمالی بر جامع ترین و معروف ترین ابزار موجود برای انجام محاسبات عددی این حوزه یعنی “Einstein toolkit” خواهیم داشت.

یکشنبه 24 تیر 1397، ساعت 10:00

دانشکده فیزیک، طبقه اول کلاس فیزیک 3

حل های غیرمارکوف نظریه گشت جهت بررسی ساختارهای بزرگ مقیاس کیهانی

نیما رونقی (دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف )

چکیده:  یکی از مشاهدات مهم کیهان‌شناسی برای بررسی فیزیک ماده تاریک و شرایط اولیه، مشاهده تابع توزیع ساختارها در عالم است. برای این بررسی که در گستره غیرخطی کیهان‌شناسی انجام می‌شود، نظریه گشت  (Excursion set theory) پیشنهاد عملیاتی دارد. در روش نظریه گشت می‌توان با بررسی عالم در انتقال به سرخ‌های بالا با اختلالات کوچک و گاوسی پیش‌بینی برای توزیع ناحیه‌هایی که در آینده قرار است تشکیل ساختار بدهند، به‌دست آورد. این مسئله از نظر ساختاری بسیار شبیه به مسئله فرایندهای تصادفی و عبور از یک حد مشخص (حد آستانه رمبش دراین مسئله خاص) است. در این صحبت به بررسی تشکیل ساختار غیرخطی با استفاده از نظریه گشت و تعمیم آن برای حل‌های غیر مارکوف خواهم پرداخت. در ادامه، به اثرات این تعمیم‌ها در خوشگی و سویدگی مراتب غیرخطی اشاره خواهم کرد.

یکشنبه 17 تیر 1397، ساعت 10:00

دانشکده فیزیک، طبقه اول کلاس فیزیک 3

کیهان شناسی 21 سانتی متر، دوران بازیونش و سویدگی!

امیرعباس قاضی زاده (دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف )

درفصل تابستان سمینارها 10 صبح برگزار خواهد شد!

 چکیده: رصد میزان و اختلالات هیدروژن خنثی در انتقال به سرخ های بالا می تواند جای خالی مشاهدات رصدی بین رصدهای تابش زمینه کیهانی و رصدهای ساختارهای بزرگ مقیاس کیهانی اخیر را پر کند. همچنین این مشاهدات سهم فراوانی در بررسی نحوه تشکیل ساختارهای غیر خطی کیهانی (به ویژه اولین ستاره ها و کهکشان ها) و بررسی دقیق تر نحوه و زمان شروع دوران باز یونش خواهد داشت. به منظور بررسی توزیع هیدروژن خنثی در انتقال به سرخ های بالا می توان از رصد خط طیفی  21cm اتم هیدروژن استفاده نمود. در این ارایه ابتدا با بررسی فیزیک تابش 21 سانتی متر و بررسی کلی تحول هیدروژن خنثی در انتقال به سرخ های مختلف، تحول سیگنال تابش و جذب این خط طیفی را بررسی می کنیم. سپس به بررسی دقیق تر این سیگنال در دوران بازیونش می پردازیم و تلاش خواهیم کرد با استفاده از نظریه گشت و تعمیم آن و با استفاده از مفهوم  سویدگی (بایاس) روشی نظری برای بررسی نظری سیگنال اختلالی این دوران ارایه کنیم.

یکشنبه 10 تیر 1397، ساعت 10:00

دانشکده فیزیک، طبقه اول کلاس فیزیک 3

سمینار 1 : کیهان شناسی 21 سانتی متر، دوران بازیونش و سویدگی!

امیرعباس قاضی زاده (دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف )

سمینار 2 : امواج گرانشی زمینه

حامد کاملی (دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف )

درفصل تابستان سمینارها 10 صبح برگزار خواهد شد!

چکیده سمینار 1: رصد میزان و اختلالات هیدروژن خنثی در انتقال به سرخ های بالا می تواند جای خالی مشاهدات رصدی بین رصد های تابش زمینه کیهانی و رصد های ساختار های بزرگ مقیاس کیهانی اخیر را پر کند. همچنین این مشاهدات سهم فراوانی در بررسی نحوه تشکیل ساختارهای غیر خطی کیهانی (به ویژه اولین ستاره ها و کهکشان ها) و بررسی دقیق تر نحوه و زمان شروع دوران باز یونش خواهد داشت. به منظور بررسی توزیع هیدروژن خنثی در انتقال به سرخ های بالا می توان از رصد خط طیفی  21cm اتم هیدروژن استفاده نمود. در این ارایه ابتدا با بررسی فیزیک تابش 21 سانتی متر و بررسی کلی تحول هیدروژن خنثی در انتقال به سرخ های مختلف، تحول سیگنال تابش و جذب این خط طیفی را بررسی می کنیم. سپس به بررسی دقیق تر این سیگنال در دوران بازیونش می پردازیم و تلاش خواهیم کرد با استفاده از نظریه گشت و تعمیم آن و با استفاده از مفهوم  سویدگی (بایاس) روشی نظری برای بررسی نظری سیگنال اختلالی این دوران ارایه کنیم.

Abstract Seminar 2: In this talk, we review the anisotropy of the astrophysical gravitational wave background based on Giulia Cusin et al articles arXiv:1704.06184, arXiv:1711.11345, arXiv:1803.03236. First an expression for gravitational wave energy density in a general space-time derived and specialized in perturbed FLRW space-time. Then, its angular correlation function and angular power spectrum of this stochastic background determined. Furthermore, the cross correlation function of GW energy density with other cosmological observation such as galaxy number counts and weak lensing is investigated. At last, some numerical prediction of the angular correlation function is presented.

یکشنبه 3 تیر 1397، ساعت 10:00

دانشکده فیزیک، طبقه اول کلاس فیزیک 3

Anomalies vs Strings: A Race towards the Correct Black Hole Modification (II)

الک بدرویا  (دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف)

درفصل تابستان سمینارها 10 صبح برگزار خواهد شد!

Abstract : I will discuss that how the quantum corrections of different origins could lead to a profound modification to our understanding of charged black holes. With a toolbox consisting of perturbative calculations and general rigorous arguments, we have studied the large, and low, mass limits of the corrected extremality condition.  For the large-mass limit, we used the Weak Gravity Conjecture proposed by C. Vafa,  N. Arkani-Hamed, and L. Motl in light of the conformal anomaly. We derived a strong and straightforward inequality in terms of the conformal charges of the low-energy effective field theory. For the low-mass limit, we have shown that vacuum stability implies that there should be a minimum for the black hole’s mass. In conclusion, we have obtained two general results which can be applied to justify modified gravity theories of different sorts. Additionally, I will explain that how our findings can make an impact on our understanding of the information paradox and the dark matter problem.

یکشنبه 27 خرداد 1397، ساعت 10:00

دانشکده فیزیک، طبقه اول کلاس فیزیک 3

سمینار 1 : تارهای کیهانی، به عنوان روشی برای شناخت ساختارهای بزرگ کیهانی (II)

محمدانصاری فرد (دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف )

سمینار 2 : حل های غیرمارکوف نظریه گشت جهت بررسی ساختارهای بزرگ مقیاس کیهانی

نیما رونقی (دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف )

چکیده سمینار 1: تصاویر عمیق بدست آمده از تجمع کهکشان ها و همچنین داده های شبیه سازی ها، ساختار شبکه مانندی را برای کیهان نشان می دهند. شبکه ی کیهانی از ساختار های مختلفی اعم از هاله ها، تهی جاه ها، دیوارها و تارها تشکیل شده است. شناخت این ساختار ها به درک بهتر ما از کیهان کمک می کند و می تواند روش های جدیدی را برای مقید کردن پارامترهای مدل استاندارد کیهان شناسی یا رد آن فراهم کند. تمرکز ما در این ارائه بر تارهای کیهانی است و نشان می دهیم که با مشاهده ی تارهای کیهانی و تحول آن در تاریخچه ی کیهان می توان اطلاعاتی را بیش از آن چه که در توابع چند نقطه ای موجود است، بدست آورد. اما سوال اول آن است که تعریف دقیق تار کیهانی چیست؟ در این راستا روش استخوان بندی کیهانی را معرفی می کنیم. در ادامه مدل های موجود بررسی تارهای کیهانی و به طور خاص نظریه ی رمبش غیر کروی و نقاط ضعف و قوت آن را بررسی می کنیم. در ادامه ایده های جدیدی را برای بررسی تحول تارهای کیهانی ارائه می دهیم.ایده هایی که ما را در درک بهتر از شبکه ی کیهانی و تحول آن یاری می کنند.

 چکیده سمینار 2: یکی از مشاهدات مهم کیهان‌شناسی برای بررسی فیزیک ماده تاریک و شرایط اولیه، مشاهده تابع توزیع ساختارها در عالم است. برای این بررسی که در گستره غیرخطی کیهان‌شناسی انجام می‌شود، نظریه گشت  (Excursion set theory) پیشنهاد عملیاتی دارد. در روش نظریه گشت می‌توان با بررسی عالم در انتقال به سرخ‌های بالا با اختلالات کوچک و گاوسی پیش‌بینی برای توزیع ناحیه‌هایی که در آینده قرار است تشکیل ساختار بدهند، به‌دست آورد. این مسئله از نظر ساختاری بسیار شبیه به مسئله فرایندهای تصادفی و عبور از یک حد مشخص (حد آستانه رمبش دراین مسئله خاص) است. در این صحبت به بررسی تشکیل ساختار غیرخطی با استفاده از نظریه گشت و تعمیم آن برای حل‌های غیر مارکوف خواهم پرداخت. در ادامه، به اثرات این تعمیم‌ها در خوشگی و سویدگی مراتب غیرخطی اشاره خواهم کرد.

یکشنبه 20 خرداد 1397، ساعت 10:00

دانشکده فیزیک، طبقه اول کلاس فیزیک 3

دفاع از رساله دکتری

اثرهای نسبیتی و ناخطی در تشکیل ساختارهای کیهانی

Relativistic and nonlinear effects in large scale structures

علیرضا اله یاری (دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف )

استاد راهنما: رضا منصوری

استاد راهنمای همکار: جواد تقی زاده فیروزجاهی

به زمان و مکان نامتعارف جلسه توجه فرمایید

چکیده: آخرین پیشرفت ها در کیهان شناسی با مساحی هایی که می توانند  ساختار های کیهان را تا انتقال به سرخ های بالا رصد کنند همراه است. اثر این اختلالات در دیگر ساختار های کیهانی نیز مهم خواهد بود چون رصد های آینده اثر این اختلالات را با دقت بیشتر روی ساختار های کیهانی مطالعه خواهد کرد. در این  رساله به مطالعه اثر های نسبیتی روی ساختار های کیهانی  می پردازیم. ابتدا اثر های نسبیتی را به دو دسته تقسیم می کنیم. دسته اول  اثر هایی هستند که به دلیل عبور فوتون از ناهمگنی ها ناشی می شوند. برای تعیین این اثر ها ابتدا رصدپذیر ها مشخص می شوند. چون رصدپذیرها باید پیمانه ناوردا اثریک اختلال گرادیان را روی آنها مطالعه می کنیم و نشان می دهیم که یک اختلال گرادیان تاثیری روی رصدپذیر ها ندارد. نشان میدهیم که جفتیدگی یک اختلال گرادیان به دیگر اختلال ها تاثیری روی پارامتر سوییدگی ندارد.  سپس اثر های نسبیتی بردار ها و تانسور های مرتبه دوم روی شمار کهکشان ها را مطالعه می کنیم ونشان می دهیم که تاثیر بردار ها و تانسور می تواند تا ده درصد در مقیاس برابری باشد. دسته دیگر از اثر های نسبیتی از تفاوت در معادلات نیوتونی و نسبیتی ناشی می شوند. یکی از این تفاوت ها  تشکیل افق است. برای بررسی تشکیل افق به مطالعه افق در مدل رمبش کروی در جهان تابش غالب می پردازیم. نشان می دهیم که آستانه چگالی اولیه براس تشکیل سیاهچاله حدود 0.7 است. همچنین می توان نشان داد که افق در مراتب بالاتر اختلال ظاهر می شود.

 چهار شنبه 9خرداد ماه 1397، ساعت 18:00

دانشکده فیزیک، آمفی تئاتر تالار جناب

Anomalies vs Strings: A Race towards the Correct Black Hole Modification

الک بدرویا  (دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف)

Abstract :  I will discuss that how the quantum corrections of different origins could lead to a profound modification to our understanding of charged black holes. With a toolbox consisting of perturbative calculations and general rigorous arguments, we have studied the large, and low, mass limits of the corrected extremality condition.  For the large-mass limit, we used the Weak Gravity Conjecture proposed by C. Vafa,  N. Arkani-Hamed, and L. Motl in light of the conformal anomaly. We derived a strong and straightforward inequality in terms of the conformal charges of the low-energy effective field theory. For the low-mass limit, we have shown that vacuum stability implies that there should be a minimum for the black hole’s mass. In conclusion, we have obtained two general results which can be applied to justify modified gravity theories of different sorts. Additionally, I will explain that how our findings can make an impact on our understanding of the information paradox and the dark matter problem.

 یکشنبه 6 خرداد 1397، ساعت 15:00

دانشکده فیزیک، طبقه اول کلاس فیزیک 3

سمینار مشترک گروه ذرات و کیهان شناسی

Echoes from the Abyss: A highly spinning black hole remnant for the binary neutron star merger GW170817

جاهد عابدی

دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف

لطفا به زمان و مکان سمینار توجه فرمایید

سه شنبه 1 خرداد  1397، ساعت 15:00

دانشکده فیزیک، تالار جناب

Cooling + Heating flow in galaxy clusters: Turbulent heating, spectral modelling and cold mass budget

محّمد حسین ژولیده حقیقی

 (دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف – پژوهشکده نجوم پژوهشگاه دانش های بنیادی IPM)

Abstract :  The discrepancy between expected and observed cooling rates of X-ray emitting gas has led to the cooling flow problem at the cores of clusters of galaxies. To fit X-ray spectra and solve cooling flow problem, a variety of models have been proposed that involve heating the cold gas through different mechanisms. As a result, realistic models of  X-ray spectra of galaxy clusters need to involve both heating and cooling mechanisms. In this paper, we argue that the heating time-scale is set by the magnetohydrodynamic (MHD) turbulent viscous heating for the Intracluster plasma, in terms of the Shakura-Sunyaev viscosity parameter α. Using this cooling+heating flow model, we show that values of α = 0.05 − 0.13 provide improved fits to the X-ray spectra of cooling flows, while at the same time, predicting reasonable cold mass budgets accumulated in the cores of clusters over a Hubble time.     Our inferred values for α based on X-ray spectra, are also in line with direct measurements of turbulent pressure in simulations and observations of galaxy clusters.

یکشنبه 30 اردیبهشت 1397، ساعت 15:00

دانشکده فیزیک، طبقه اول کلاس فیزیک 3