Implications of a viscosity bound on black hole accretion

Motivated by the viscosity bound in gauge/gravity duality, we consider the ratio of shear viscosity (eta) to entropy density (s) in black hole accretion flows. We use both an ideal gas equation of state and the QCD equation of state obtained from lattice for the fluid accreting onto a Kerr black hole. The QCD equation of state is considered since the temperature of accreting matter is expected to approach 10(12) K in certain hot flows. We find that in both the cases eta/s is small only for primordial black holes and several orders of magnitude larger than any known fluid for stellar and supermassive black holes. We show that a lower bound on the mass of primordial black holes leads to a lower bound on eta/s and vice versa. Finally we speculate that the Shakura-Sunyaev viscosity parameter should decrease with increasing density and/or temperatures. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Topics in black hole perturbation theory and the visualization of curved spacetime

This thesis presents recent research into analytic topics in the classical theory of General Relativity. It is a thesis in two parts. The first part features investigations into the spectrum of perturbed, rotating black holes. These include the study of near horizon perturbations, leading to a new generic frequency mode for black hole ringdown; an treatment of high frequency waves using WKB methods for Kerr black holes; and the discovery of a bifurcation of the quasinormal mode spectrum of rapidly rotating black holes. These results represent new discoveries in the field of black hole perturbation theory, and rely on additional approximations to the linearized field equations around the background black hole. The second part of this thesis presents a recently developed method for the visualization of curved spacetimes, using field lines called the tendex and vortex lines of the spacetime. The works presented here both introduce these visualization techniques, and explore them in simple situations. These include the visualization of asymptotic gravitational radiation; weak gravity situations with and without radiation; stationary black hole spacetimes; and some preliminary study into numerically simulated black hole mergers. The second part of thesis culminates in the investigation of perturbed black holes using these field line methods, which have uncovered new insights into the dynamics of curved spacetime around black holes.

Multipole moments in general relativity and dynamical perturbations of black-hole magnetospheres

This thesis consists of two parts. In Part I, we develop a multipole moment formalism in general relativity and use it to analyze the motion and precession of compact bodies. More specifically, the generic, vacuum, dynamical gravitational field of the exterior universe in the vicinity of a freely moving body is expanded in positive powers of the distance r away from the body's spatial origin (i.e., in the distance r from its timelike-geodesic world line). The expansion coefficients, called "external multipole moments,'' are defined covariantly in terms of the Riemann curvature tensor and its spatial derivatives evaluated on the body's central world line. In a carefully chosen class of de Donder coordinates, the expansion of the external field involves only integral powers of r ; no logarithmic terms occur. The expansion is used to derive higher-order corrections to previously known laws of motion and precession for black holes and other bodies. The resulting laws of motion and precession are expressed in terms of couplings of the time derivatives of the body's quadrupole and octopole moments to the external moments, i.e., to the external curvature and its gradient.

In part II, we study the interaction of magnetohydrodynamic (MHD) waves in a black-hole magnetosphere with the "dragging of inertial frames" effect of the hole's rotation - i.e., with the hole's "gravitomagnetic field." More specifically: we first rewrite the laws of perfect general relativistic magnetohydrodynamics (GRMHD) in 3+1 language in a general spacetime, in terms of quantities (magnetic field, flow velocity, ...) that would be measured by the ''fiducial observers” whose world lines are orthogonal to (arbitrarily chosen) hypersurfaces of constant time. We then specialize to a stationary spacetime and MHD flow with one arbitrary spatial symmetry (e.g., the stationary magnetosphere of a Kerr black hole); and for this spacetime we reduce the GRMHD equations to a set of algebraic equations. The general features of the resulting stationary, symmetric GRMHD magnetospheric solutions are discussed, including the Blandford-Znajek effect in which the gravitomagnetic field interacts with the magnetosphere to produce an outflowing jet. Then in a specific model spacetime with two spatial symmetries, which captures the key features of the Kerr geometry, we derive the GRMHD equations which govern weak, linealized perturbations of a stationary magnetosphere with outflowing jet. These perturbation equations are then Fourier analyzed in time t and in the symmetry coordinate x, and subsequently solved numerically. The numerical solutions describe the interaction of MHD waves with the gravitomagnetic field. It is found that, among other features, when an oscillatory external force is applied to the region of the magnetosphere where plasma (e⁺e^-) is being created, the magnetosphere responds especially strongly at a particular, resonant, driving frequency. The resonant frequency is that for which the perturbations appear to be stationary (time independent) in the common rest frame of the freshly created plasma and the rotating magnetic field lines. The magnetosphere of a rotating black hole, when buffeted by nonaxisymmetric magnetic fields anchored in a surrounding accretion disk, might exhibit an analogous resonance. If so then the hole's outflowing jet might be modulated at resonant frequencies ω=(m/2) Ω_H where m is an integer and Ω_H is the hole's angular velocity.

The NINJA-2 project: detecting and characterizing gravitational waveforms modelled using numerical binary black hole simulations

The Numerical INJection Analysis (NINJA) project is a collaborative effort between members of the numerical relativity and gravitational-wave (GW) astrophysics communities. The purpose of NINJA is to study the ability to detect GWs emitted from merging binary black holes (BBH) and recover their parameters with next-generation GW observatories. We report here on the results of the second NINJA project, NINJA-2, which employs 60 complete BBH hybrid waveforms consisting of a numerical portion modelling the late inspiral, merger, and ringdown stitched to a post-Newtonian portion modelling the early inspiral. In a 'blind injection challenge' similar to that conducted in recent Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) and Virgo science runs, we added seven hybrid waveforms to two months of data recoloured to predictions of Advanced LIGO (aLIGO) and Advanced Virgo (AdV) sensitivity curves during their first observing runs. The resulting data was analysed by GW detection algorithms and 6 of the waveforms were recovered with false alarm rates smaller than 1 in a thousand years. Parameter-estimation algorithms were run on each of these waveforms to explore the ability to constrain the masses, component angular momenta and sky position of these waveforms. We find that the strong degeneracy between the mass ratio and the BHs' angular momenta will make it difficult to precisely estimate these parameters with aLIGO and AdV. We also perform a large-scale Monte Carlo study to assess the ability to recover each of the 60 hybrid waveforms with early aLIGO and AdV sensitivity curves. Our results predict that early aLIGO and AdV will have a volume-weighted average sensitive distance of 300 Mpc (1 Gpc) for 10M circle dot + 10M circle dot (50M circle dot + 50M circle dot) BBH coalescences. We demonstrate that neglecting the component angular momenta in the waveform models used in matched-filtering will result in a reduction in sensitivity for systems with large component angular momenta. This reduction is estimated to be up to similar to 15% for 50M circle dot + 50M circle dot BBH coalescences with almost maximal angular momenta aligned with the orbit when using early aLIGO and AdV sensitivity curves.

Search for gravitational radiation from intermediate mass black hole binaries in data from the second LIGO-Virgo joint science run

This paper reports on an unmodeled, all-sky search for gravitational waves from merging intermediate mass black hole binaries (IMBHB). The search was performed on data from the second joint science run of the LIGO and Virgo detectors (July 2009-October 2010) and was sensitive to IMBHBs with a range up to similar to 200 Mpc, averaged over the possible sky positions and inclinations of the binaries with respect to the line of sight. No significant candidate was found. Upper limits on the coalescence-rate density of nonspinning IMBHBs with total masses between 100 and 450 M-circle dot and mass ratios between 0.25 and 1 were placed by combining this analysis with an analogous search performed on data from the first LIGO-Virgo joint science run (November 2005-October 2007). The most stringent limit was set for systems consisting of two 88 M-circle dot black holes and is equal to 0.12 Mpc(-3) Myr(-1) at the 90% confidence level. This paper also presents the first estimate, for the case of an unmodeled analysis, of the impact on the search range of IMBHB spin configurations: the visible volume for IMBHBs with nonspinning components is roughly doubled for a population of IMBHBs with spins aligned with the binary's orbital angular momentum and uniformly distributed in the dimensionless spin parameter up to 0.8, whereas an analogous population with antialigned spins decreases the visible volume by similar to 20%.

Forma breve e fotografia: una narrativa del Mozambico

La relazione interdisciplinare tra letteratura e fotografia, nella rilettura della storia recente del Mozambico, è l’oggetto di studio della presente tesi. Il presupposto coincide in primo luogo con la disamina interna della dialettica esistente tra archivio coloniale e oralità, modalità narrativa in parte transitata nella estória, declinazione lusofona della forma breve che permette di recuperare l’eredità popolare del racconto tradizionale. Il dialogo tra verbale e visuale consente a sua volta di stabilire nuovi paradigmi interpretativi nel dibattito postcoloniale tra memoria, trauma e rappresentazione. L’analisi comparativa tra la narrativa di João Paulo Borges Coelho e la fotografia di Ricardo Rangel rivela sguardi diversi sul mondo circostante, ma anche convergenze contemplative che si completano nell’incorporazione reciproca delle “omologie strutturali” comuni alle due modalità espressive. La fotografia colma delle lacune fornendoci delle visioni del passato, ma, in quanto “rappresentazione”, ci mostra il mondo per come appare e non per come funziona. Il testo letterario, grazie al suo approccio dialogico-narrativo, consente la rielaborazione museologica della complessa pletora di interferenze semantiche e culturali racchiuse nelle immagini, in altre parole fornisce degli “indizi di verità” da cui (ri)partire per l’elaborazione di nuovi archetipi narrativi tra l’evento rappresentato e la Storia di cui fa parte. Il punto di tangenza tra i due linguaggi è la cornice, espediente fotografico e narrativo che permette di tracciare i confini tra l’indicibile e l’invisibile, ma anche tra ciò che si narra e ciò che sta fuori dalla narrazione, ovvero fuori dalla storia. La tensione dialettica che si instaura tra questi due universi è seminale per stabilire le ragioni della specificità letteraria mozambicana perché, come afferma Luandino Vieira, “nel contesto postcoloniale gli scrittori sono dei satelliti che ruotano intorno ai «buchi neri della storia» la cui forza di attrazione permette la riorganizzazione dell’intero universo letterario.

General relativity and relativistic astrophysics

Einstein established the theory of general relativity and the corresponding field equation in 1915 and its vacuum solutions were obtained by Schwarzschild and Kerr for, respectively, static and rotating black holes, in 1916 and 1963, respectively. They are, however, still playing an indispensable role, even after 100 years of their original discovery, to explain high energy astrophysical phenomena. Application of the solutions of Einstein's equation to resolve astrophysical phenomena has formed an important branch, namely relativistic astrophysics. I devote this article to enlightening some of the current astrophysical problems based on general relativity. However, there seem to be some issues with regard to explaining certain astrophysical phenomena based on Einstein's theory alone. I show that Einstein's theory and its modified form, both are necessary to explain modern astrophysical processes, in particular, those related to compact objects.

Maxwell perturbations on asymptotically Anti-de-Sitter spacetimes: generic boundary conditions and a new branch of quasinormal modes

Perturbations of asymptotically Anti-de-Sitter (AdS) spacetimes are often considered by imposing field vanishing boundary conditions (BCs) at the AdS boundary. Such BCs, of Dirichlet-type, imply a vanishing energy flux at the boundary, but the converse is, generically, not true. Regarding AdS as a gravitational box, we consider vanishing energy flux (VEF) BCs as a more fundamental physical requirement and we show that these BCs can lead to a new branch of modes. As a concrete example, we consider Maxwell perturbations on Kerr-AdS black holes in the Teukolsky formalism, but our formulation applies also for other spin fields. Imposing VEF BCs, we find a set of two Robin BCs, even for Schwarzschild-AdS black holes. The Robin BCs on the Teukolsky variables can be used to study quasinormal modes, superradiant instabilities and vector clouds. As a first application, we consider here the quasinormal modes of Schwarzschild-AdS black holes. We find that one of the Robin BCs yields the quasinormal spectrum reported in the literature, while the other one unveils a new branch for the quasinormal spectrum.

The possibility of primordial black hole direct detection

This thesis explores the possibility of directly detecting blackbody emission from Primordial Black Holes (PBHs). A PBH might form when a cosmological density uctuation with wavenumber k, that was once stretched to scales much larger than the Hubble radius during ination, reenters inside the Hubble radius at some later epoch. By modeling these uctuations with a running{tilt power{law spectrum (n(k) = n0 + a1(k)n1 + a2(k)n2 + a3(k)n3; n0 = 0:951; n1 = ????0:055; n2 and n3 unknown) each pair (n2,n3) gives a di erent n(k) curve with a maximum value (n+) located at some instant (t+). The (n+,t+) parameter space [(1:20,10????23 s) to (2:00,109 s)] has t+ = 10????23 s{109 s and n+ = 1:20{2:00 in order to encompass the formation of PBHs in the mass range 1015 g{1010M (from the ones exploding at present to the most massive known). It was evenly sampled: n+ every 0.02; t+ every order of magnitude. We thus have 41 33 = 1353 di erent cases. However, 820 of these ( 61%) are excluded (because they would provide a PBH population large enough to close the Universe) and we are left with 533 cases for further study. Although only sub{stellar PBHs ( 1M ) are hot enough to be detected at large distances we studied PBHs with 1015 g{1010M and determined how many might have formed and still exist in the Universe. Thus, for each of the 533 (n+,t+) pairs we determined the fraction of the Universe going into PBHs at each epoch ( ), the PBH density parameter (PBH), the PBH number density (nPBH), the total number of PBHs in the Universe (N), and the distance to the nearest one (d). As a rst result, 14% of these (72 cases) give, at least, one PBH within the observable Universe, one{third being sub{stellar and the remaining evenly spliting into stellar, intermediate mass and supermassive. Secondly, we found that the nearest stellar mass PBH might be at 32 pc, while the nearest intermediate mass and supermassive PBHs might be 100 and 1000 times farther, respectively. Finally, for 6% of the cases (four in 72) we might have substellar mass PBHs within 1 pc. One of these cases implies a population of 105 PBHs, with a mass of 1018 g(similar to Halley's comet), within the Oort cloud, which means that the nearest PBH might be as close as 103 AU. Such a PBH could be directly detected with a probability of 10????21 (cf. 10????32 for low{energy neutrinos). We speculate in this possibility.

Search for microscopic black hole signatures at the Large Hadron Collider

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Challenging the weak cosmic censorship conjecture with charged quantum particles

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

O mecanismo atrator e a função entropia de Sen para buracos negros

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Il passato nell’epoca della sua (ri)producibilità digitale. Torino 1943 - 45. Metodologia della ricerca con tecnologie informatiche. Sistema storico-territoriale di informazione multimediale

Se il lavoro dello storico è capire il passato come è stato compreso dalla gente che lo ha vissuto, allora forse non è azzardato pensare che sia anche necessario comunicare i risultati delle ricerche con strumenti propri che appartengono a un'epoca e che influenzano la mentalità di chi in quell'epoca vive. Emergenti tecnologie, specialmente nell’area della multimedialità come la realtà virtuale, permettono agli storici di comunicare l’esperienza del passato in più sensi. In che modo la storia collabora con le tecnologie informatiche soffermandosi sulla possibilità di fare ricostruzioni storiche virtuali, con relativi esempi e recensioni? Quello che maggiormente preoccupa gli storici è se una ricostruzione di un fatto passato vissuto attraverso la sua ricreazione in pixels sia un metodo di conoscenza della storia che possa essere considerato valido. Ovvero l'emozione che la navigazione in una realtà 3D può suscitare, è un mezzo in grado di trasmettere conoscenza? O forse l'idea che abbiamo del passato e del suo studio viene sottilmente cambiato nel momento in cui lo si divulga attraverso la grafica 3D? Da tempo però la disciplina ha cominciato a fare i conti con questa situazione, costretta soprattutto dall'invasività di questo tipo di media, dalla spettacolarizzazione del passato e da una divulgazione del passato parziale e antiscientifica. In un mondo post letterario bisogna cominciare a pensare che la cultura visuale nella quale siamo immersi sta cambiando il nostro rapporto con il passato: non per questo le conoscenze maturate fino ad oggi sono false, ma è necessario riconoscere che esiste più di una verità storica, a volte scritta a volte visuale. Il computer è diventato una piattaforma onnipresente per la rappresentazione e diffusione dell’informazione. I metodi di interazione e rappresentazione stanno evolvendo di continuo. Ed è su questi due binari che è si muove l’offerta delle tecnologie informatiche al servizio della storia. Lo scopo di questa tesi è proprio quello di esplorare, attraverso l’utilizzo e la sperimentazione di diversi strumenti e tecnologie informatiche, come si può raccontare efficacemente il passato attraverso oggetti tridimensionali e gli ambienti virtuali, e come, nel loro essere elementi caratterizzanti di comunicazione, in che modo possono collaborare, in questo caso particolare, con la disciplina storica. La presente ricerca ricostruisce alcune linee di storia delle principali fabbriche attive a Torino durante la seconda guerra mondiale, ricordando stretta relazione che esiste tra strutture ed individui e in questa città in particolare tra fabbrica e movimento operaio, è inevitabile addentrarsi nelle vicende del movimento operaio torinese che nel periodo della lotta di Liberazione in città fu un soggetto politico e sociale di primo rilievo. Nella città, intesa come entità biologica coinvolta nella guerra, la fabbrica (o le fabbriche) diventa il nucleo concettuale attraverso il quale leggere la città: sono le fabbriche gli obiettivi principali dei bombardamenti ed è nelle fabbriche che si combatte una guerra di liberazione tra classe operaia e autorità, di fabbrica e cittadine. La fabbrica diventa il luogo di "usurpazione del potere" di cui parla Weber, il palcoscenico in cui si tengono i diversi episodi della guerra: scioperi, deportazioni, occupazioni .... Il modello della città qui rappresentata non è una semplice visualizzazione ma un sistema informativo dove la realtà modellata è rappresentata da oggetti, che fanno da teatro allo svolgimento di avvenimenti con una precisa collocazione cronologica, al cui interno è possibile effettuare operazioni di selezione di render statici (immagini), di filmati precalcolati (animazioni) e di scenari navigabili interattivamente oltre ad attività di ricerca di fonti bibliografiche e commenti di studiosi segnatamente legati all'evento in oggetto. Obiettivo di questo lavoro è far interagire, attraverso diversi progetti, le discipline storiche e l’informatica, nelle diverse opportunità tecnologiche che questa presenta. Le possibilità di ricostruzione offerte dal 3D vengono così messe a servizio della ricerca, offrendo una visione integrale in grado di avvicinarci alla realtà dell’epoca presa in considerazione e convogliando in un’unica piattaforma espositiva tutti i risultati. Divulgazione Progetto Mappa Informativa Multimediale Torino 1945 Sul piano pratico il progetto prevede una interfaccia navigabile (tecnologia Flash) che rappresenti la pianta della città dell’epoca, attraverso la quale sia possibile avere una visione dei luoghi e dei tempi in cui la Liberazione prese forma, sia a livello concettuale, sia a livello pratico. Questo intreccio di coordinate nello spazio e nel tempo non solo migliora la comprensione dei fenomeni, ma crea un maggiore interesse sull’argomento attraverso l’utilizzo di strumenti divulgativi di grande efficacia (e appeal) senza perdere di vista la necessità di valicare le tesi storiche proponendosi come piattaforma didattica. Un tale contesto richiede uno studio approfondito degli eventi storici al fine di ricostruire con chiarezza una mappa della città che sia precisa sia topograficamente sia a livello di navigazione multimediale. La preparazione della cartina deve seguire gli standard del momento, perciò le soluzioni informatiche utilizzate sono quelle fornite da Adobe Illustrator per la realizzazione della topografia, e da Macromedia Flash per la creazione di un’interfaccia di navigazione. La base dei dati descrittivi è ovviamente consultabile essendo contenuta nel supporto media e totalmente annotata nella bibliografia. È il continuo evolvere delle tecnologie d'informazione e la massiccia diffusione dell’uso dei computer che ci porta a un cambiamento sostanziale nello studio e nell’apprendimento storico; le strutture accademiche e gli operatori economici hanno fatto propria la richiesta che giunge dall'utenza (insegnanti, studenti, operatori dei Beni Culturali) di una maggiore diffusione della conoscenza storica attraverso la sua rappresentazione informatizzata. Sul fronte didattico la ricostruzione di una realtà storica attraverso strumenti informatici consente anche ai non-storici di toccare con mano quelle che sono le problematiche della ricerca quali fonti mancanti, buchi della cronologia e valutazione della veridicità dei fatti attraverso prove. Le tecnologie informatiche permettono una visione completa, unitaria ed esauriente del passato, convogliando tutte le informazioni su un'unica piattaforma, permettendo anche a chi non è specializzato di comprendere immediatamente di cosa si parla. Il miglior libro di storia, per sua natura, non può farlo in quanto divide e organizza le notizie in modo diverso. In questo modo agli studenti viene data l'opportunità di apprendere tramite una rappresentazione diversa rispetto a quelle a cui sono abituati. La premessa centrale del progetto è che i risultati nell'apprendimento degli studenti possono essere migliorati se un concetto o un contenuto viene comunicato attraverso più canali di espressione, nel nostro caso attraverso un testo, immagini e un oggetto multimediale. Didattica La Conceria Fiorio è uno dei luoghi-simbolo della Resistenza torinese. Il progetto è una ricostruzione in realtà virtuale della Conceria Fiorio di Torino. La ricostruzione serve a arricchire la cultura storica sia a chi la produce, attraverso una ricerca accurata delle fonti, sia a chi può poi usufruirne, soprattutto i giovani, che, attratti dall’aspetto ludico della ricostruzione, apprendono con più facilità. La costruzione di un manufatto in 3D fornisce agli studenti le basi per riconoscere ed esprimere la giusta relazione fra il modello e l’oggetto storico. Le fasi di lavoro attraverso cui si è giunti alla ricostruzione in 3D della Conceria: . una ricerca storica approfondita, basata sulle fonti, che possono essere documenti degli archivi o scavi archeologici, fonti iconografiche, cartografiche, ecc.; . La modellazione degli edifici sulla base delle ricerche storiche, per fornire la struttura geometrica poligonale che permetta la navigazione tridimensionale; . La realizzazione, attraverso gli strumenti della computer graphic della navigazione in 3D. Unreal Technology è il nome dato al motore grafico utilizzato in numerosi videogiochi commerciali. Una delle caratteristiche fondamentali di tale prodotto è quella di avere uno strumento chiamato Unreal editor con cui è possibile costruire mondi virtuali, e che è quello utilizzato per questo progetto. UnrealEd (Ued) è il software per creare livelli per Unreal e i giochi basati sul motore di Unreal. E’ stata utilizzata la versione gratuita dell’editor. Il risultato finale del progetto è un ambiente virtuale navigabile raffigurante una ricostruzione accurata della Conceria Fiorio ai tempi della Resistenza. L’utente può visitare l’edificio e visualizzare informazioni specifiche su alcuni punti di interesse. La navigazione viene effettuata in prima persona, un processo di “spettacolarizzazione” degli ambienti visitati attraverso un arredamento consono permette all'utente una maggiore immersività rendendo l’ambiente più credibile e immediatamente codificabile. L’architettura Unreal Technology ha permesso di ottenere un buon risultato in un tempo brevissimo, senza che fossero necessari interventi di programmazione. Questo motore è, quindi, particolarmente adatto alla realizzazione rapida di prototipi di una discreta qualità, La presenza di un certo numero di bug lo rende, però, in parte inaffidabile. Utilizzare un editor da videogame per questa ricostruzione auspica la possibilità di un suo impiego nella didattica, quello che le simulazioni in 3D permettono nel caso specifico è di permettere agli studenti di sperimentare il lavoro della ricostruzione storica, con tutti i problemi che lo storico deve affrontare nel ricreare il passato. Questo lavoro vuole essere per gli storici una esperienza nella direzione della creazione di un repertorio espressivo più ampio, che includa gli ambienti tridimensionali. Il rischio di impiegare del tempo per imparare come funziona questa tecnologia per generare spazi virtuali rende scettici quanti si impegnano nell'insegnamento, ma le esperienze di progetti sviluppati, soprattutto all’estero, servono a capire che sono un buon investimento. Il fatto che una software house, che crea un videogame di grande successo di pubblico, includa nel suo prodotto, una serie di strumenti che consentano all'utente la creazione di mondi propri in cui giocare, è sintomatico che l'alfabetizzazione informatica degli utenti medi sta crescendo sempre più rapidamente e che l'utilizzo di un editor come Unreal Engine sarà in futuro una attività alla portata di un pubblico sempre più vasto. Questo ci mette nelle condizioni di progettare moduli di insegnamento più immersivi, in cui l'esperienza della ricerca e della ricostruzione del passato si intreccino con lo studio più tradizionale degli avvenimenti di una certa epoca. I mondi virtuali interattivi vengono spesso definiti come la forma culturale chiave del XXI secolo, come il cinema lo è stato per il XX. Lo scopo di questo lavoro è stato quello di suggerire che vi sono grosse opportunità per gli storici impiegando gli oggetti e le ambientazioni in 3D, e che essi devono coglierle. Si consideri il fatto che l’estetica abbia un effetto sull’epistemologia. O almeno sulla forma che i risultati delle ricerche storiche assumono nel momento in cui devono essere diffuse. Un’analisi storica fatta in maniera superficiale o con presupposti errati può comunque essere diffusa e avere credito in numerosi ambienti se diffusa con mezzi accattivanti e moderni. Ecco perchè non conviene seppellire un buon lavoro in qualche biblioteca, in attesa che qualcuno lo scopra. Ecco perchè gli storici non devono ignorare il 3D. La nostra capacità, come studiosi e studenti, di percepire idee ed orientamenti importanti dipende spesso dai metodi che impieghiamo per rappresentare i dati e l’evidenza. Perché gli storici possano ottenere il beneficio che il 3D porta con sè, tuttavia, devono sviluppare un’agenda di ricerca volta ad accertarsi che il 3D sostenga i loro obiettivi di ricercatori e insegnanti. Una ricostruzione storica può essere molto utile dal punto di vista educativo non sono da chi la visita ma, anche da chi la realizza. La fase di ricerca necessaria per la ricostruzione non può fare altro che aumentare il background culturale dello sviluppatore. Conclusioni La cosa più importante è stata la possibilità di fare esperienze nell’uso di mezzi di comunicazione di questo genere per raccontare e far conoscere il passato. Rovesciando il paradigma conoscitivo che avevo appreso negli studi umanistici, ho cercato di desumere quelle che potremo chiamare “leggi universali” dai dati oggettivi emersi da questi esperimenti. Da punto di vista epistemologico l’informatica, con la sua capacità di gestire masse impressionanti di dati, dà agli studiosi la possibilità di formulare delle ipotesi e poi accertarle o smentirle tramite ricostruzioni e simulazioni. Il mio lavoro è andato in questa direzione, cercando conoscere e usare strumenti attuali che nel futuro avranno sempre maggiore presenza nella comunicazione (anche scientifica) e che sono i mezzi di comunicazione d’eccellenza per determinate fasce d’età (adolescenti). Volendo spingere all’estremo i termini possiamo dire che la sfida che oggi la cultura visuale pone ai metodi tradizionali del fare storia è la stessa che Erodoto e Tucidide contrapposero ai narratori di miti e leggende. Prima di Erodoto esisteva il mito, che era un mezzo perfettamente adeguato per raccontare e dare significato al passato di una tribù o di una città. In un mondo post letterario la nostra conoscenza del passato sta sottilmente mutando nel momento in cui lo vediamo rappresentato da pixel o quando le informazioni scaturiscono non da sole, ma grazie all’interattività con il mezzo. La nostra capacità come studiosi e studenti di percepire idee ed orientamenti importanti dipende spesso dai metodi che impieghiamo per rappresentare i dati e l’evidenza. Perché gli storici possano ottenere il beneficio sottinteso al 3D, tuttavia, devono sviluppare un’agenda di ricerca volta ad accertarsi che il 3D sostenga i loro obiettivi di ricercatori e insegnanti. Le esperienze raccolte nelle pagine precedenti ci portano a pensare che in un futuro non troppo lontano uno strumento come il computer sarà l’unico mezzo attraverso cui trasmettere conoscenze, e dal punto di vista didattico la sua interattività consente coinvolgimento negli studenti come nessun altro mezzo di comunicazione moderno.

Strong semiclassical gravity in the universe and the laboratory

Three published papers are resumed in this thesis. Different aspects of the semiclassical theory of gravity are discussed. In chapter 1 we find a new perturbative (yet analytical) solution to the unsolved problem of the metric junction between two Friedmann-Robertson-Walker using Israel's formalism. The case of an expanding radiation core inside an expanding or collapsing dust exterior is treated. This model can be useful in the "landscape" cosmology in string theory or for treating new gravastar configurations. In chapter 2 we investigate the possible use of the Kodama vector field as a substitute for the Killing vector field. In particular we find the response function of an Unruh detector following an (accelerated) Kodama trajectory. The detector has finite extension and backreaction is considered. In chapter 3 we study the possible creation of microscopic black holes at LHC in the brane world model. It is found that the black hole tidal charge has a fundamental role in preventing the formation of the horizon.

Black hole evaporation and stress tensor correlations

General Relativity is one of the greatest scientific achievementes of the 20th century along with quantum theory. These two theories are extremely beautiful and they are well verified by experiments, but they are apparently incompatible. Hints towards understanding these problems can be derived studying Black Holes, some the most puzzling solutions of General Relativity. The main topic of this Master Thesis is the study of Black Holes, in particular the Physics of Hawking Radiation. After a short review of General Relativity, I study in detail the Schwarzschild solution with particular emphasis on the coordinates systems used and the mathematical proof of the classical laws of Black Hole "Thermodynamics". Then I introduce the theory of Quantum Fields in Curved Spacetime, from Bogolubov transformations to the Schwinger-De Witt expansion, useful for the renormalization of the stress energy tensor. After that I introduce a 2D model of gravitational collapse to study the Hawking radiation phenomenon. Particular emphasis is given to the analysis of the quantum states, from correlations to the physical implication of this quantum effect (e.g. Information Paradox, Black Hole Thermodynamics). Then I introduce the renormalized stress energy tensor. Using the Schwinger-De Witt expansion I renormalize this object and I compute it analytically in the various quantum states of interest. Moreover, I study the correlations between these objects. They are interesting because they are linked to the Hawking radiation experimental search in acoustic Black Hole models. In particular I find that there is a characteristic peak in correlations between points inside and outside the Black Hole region, which correpsonds to entangled excitations inside and outside the Black Hole. These peaks hopefully will be measurable soon in supersonic BEC.