Violazione della simmetria CP in sistemi di mesoni B
Si sono studiate possibili strategie per ridurre l'incertezza sull'angolo α della matrice di Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM) in sistemi di mesoni B
[1].
Fenomenologia del gravitoelettromagntismo in Relatività Generale
Nell'approssimazione di campo debole e basse velocità, le equazioni di campo di Einstein della sua Teoria Generale della Relatività (TGR) si linearizzano diventando simili a quelle Maxwelliane dell'elettromagnetismo. Ne conseguono molti interessanti effetti sul moto di corpi materiali [1, 2, 3, 4, 5] e sulla propagazione di onde elettromagnetiche [6, 7]. Si sono analizzati test di alcuni effetti orbitali della TGR nel campo gravitazionale della Terra con satelliti artificiali [8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17,18, 19, 20], nel Sistema Solare
(Luna
[21],
Sole-pianeti
[22,
23,
24,
25,
26,
27,
28, 29, 30, 31], Sole-sonda automatica [32],
Marte [33, 34, 35], Saturno [36], Giove [37, 38, 39, 40]), in alcuni sistemi planetari extrasolari [41, 42, 43, 44], e nel centro della Galassia [45]. Secondo alcuni ricercatori, satelliti artificiali terrestri potrebbero essere usati per mettere alla prova anche alcuni modelli modificati di gravità: è stata studiata tale possibilità [46]. Sono stati investigati anche gli effetti della TGR sulle orbite aperte iperboliche [47, 48] nel contesto della cosiddetta flyby anomaly. Il gravitomagnetismo ha anche connessioni con le onde gravitazionali: esse sono state studiate in [49].
Alcune considerazioni di natura metodologica su come realizzare controlli empirici della Relatività Generale
Diversi controlli empirici della Relatività Generale sono stati spesso realizzati in una maniera “opportunistica” sfruttando missioni originariamente proposte per scopi differenti. Ciò può sollevare talune sottili problematiche analizzate in
[1, 2, 3].
Perturbazioni orbitali satellitari di tipo gravitazionale e non-gravitazionale
Si sono dettagliatamente investigate molte pertubazioni orbitali classiche di origine sia gravitazionale [1, 2, 3, 4] che non-gravitazionale [5] perché esse sono di importanza cruciale per pervenire a una corretta e realistica valutazione del bilancio degli errori
[6, 7, 8, 9, 10, 11, 12,
13,
14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21]
in molti esperimenti di Relatività Generale attualmente condotti-o proposti-con satelliti artificiali, come, ad esempio, la missione LARES [22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30].
Test del principio di equivalenza in ambito spaziale
Si è studiata la possibilità di mettere alla prova il principio di equivalenza debole mediante alcuni satelliti artificiali terrestri attualmente esistenti o proposti [1, 2]. Il principio di equivalenza è stato usato anche per porre dei vincoli su alcuni parametri orbitali del sistema planetario orbitante la pulsar PSR B1257+12 [3]. Sono stati studiati anche gli effetti orbitali dovuti a una violazione del principio di equivalenza forte in un campo esterno [4].
Esperimenti laboratoriali di gravitoelettromagnetismo relativistico
Si è studiata la possibilità di realizzare alcuni esperimenti di laboratorio sulla Terra per mettere alla prova alcune predizioni della versione linearizzata della Relatività Generale [1, 2].
Derivazione di nuovi effetti gravitomagnetici
Nell'approssimazione di campo debole e basse velocità sono stati derivati alcuni nuovi effetti gravitomagnetici e si è studiata la possibilità di misurarli in differenti scenari astronomici e astrofisici [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]. Sono stati studiati anche effetti gravitomagnetici dovuti a possibili violazioni della simmetria di Lorentz intorno a corpi non-rotanti [9].
Studio di alcune soluzioni approssimate delle equazioni di Einstein
Sono state calcolate analiticamente le equazioni delle geodetiche di una soluzione approssimata delle equazioni di Einstein che prevede effetti rotazionali maggiori di quelli di massa allo scopo di controllare la loro plausibilità fisica [1].
Modelli multidimensionali a brana di gravità
Sono stati derivati analiticamente alcuni effetti di alcune teorie multidimensionali di brana in campo debole
[1, 2, 3]
ed è stata investigata la possibilità di metterli alla prova mediante satelliti artificiali terrestri [4], osservazioni di dinamica planetaria nel Sistema Solare [5, 6], e sistemi binari con pulsar [7].
Dinamica galattica in modelli modificati di gravità e Materia Oscura
È stato studiato il moto del Sole attraverso la Via Lattea negli ultimi 4.5 miliardi di anni in base a different modelli di Materia Oscura, alla MOdified Newtonian Dynamics (MOND) e alla MOdified Gravity (MOG)
[1]. Anche il moto delle Nubi di Magellano nel campo Galattico è stato studiato con questi tre modelli [2]. Studiando il moto del Sole nel campo Galattico indietro nel tempo sono stati posti preliminarmente dei vincoli di natura antropica sulla Costante Cosmologica Λ [3].
Fenomenologia della Materia Oscura e della Costante Cosmologica nel Sistema Solare
Le più recenti determinazioni delle precessioni anomale dei perieli ϖ dei pianeti del Sistema Solare hanno permesso di affrontare il problema dell'influenza nel Sistema Solare della materia oscura [1, 2] e della costante cosmologica [3, 4]. È stato studiato anche l'effetto che un potenziale accumulo sul Sole di materia oscura non auto-annichilantesi potrebbe avere avuto sull'evoluzione dinamica del Sistema Solare [5]. Sono stati posti dei limiti superiori su alcuni parameteri chiave del modello cosmologico non-omogeneo di Lemaître-Tolman-Bondi che ha recentemente ricevuto attenzione per la sua potenziale capacità di spiegare l’ accelerazione dell’ Universo senza fare ricorso alla energia oscura [6].
Fenomenologia nel Sistema Solare di effetti locali di origine cosmologica
Usando i più recenti limiti superiori delle precessioni anomale dei perieli di alcuni pianeti del Sistema Solare sono stati posti vincoli fenomenologici su possibili effetti locali rotazionali alla Coriolis aventi origine cosmologica
[1]. È stata anche esaminata la possibilità che vi siano effetti orbitali locali di ordine H causati dall'espansione dell'Universo [2, 3].
Vincoli osservativi su teorie che prevedono variazioni della veloictà della luce (VSL) e di altre costanti fondamentali
Sono state usate le più recenti determinazioni osservative delle correzioni alle precessioni standard dei perieli ϖ
di alcuni pianeti interni del Sistema Solare per porre vincoli sulla variazione temporale della veloictà della luce nel contesto di alcune teorie VSL recentemente proposte
[1].
Anche gli effetti orbitali indotti da variazioni spaziali della costante di struttura fine per alcuni dei corpi maggiori del Sistema Solare sono stati investigati [2]. Un'analisi dei moti planetari del Sistema Solare ha permesso di rigettare una possibile variazione nel tempo della costante Newtoniana della gravitazione universale G [3] che potrebbe spiegare, sia pure solo empiricamente, la discrepanza attualmente esistente fra i suoi valori misurati in laboratorio con varie tecniche nel corso degli anni.
Fenomenologia di alcuni modelli a lungo raggio di gravità modificata
Sono state impiegate le ultime determinazioni osservative delle precessioni addizionali dei perieli ϖ di alcuni pianeti del Sistema Solare per stabilire vincoli stringenti su svariati modelli a lungo raggio di gravità modificata [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,
8,
9, 10, 11, 12, 13, 14,
15,
16, 17, 18]. Anche il modello di gravità di Hořava-Lifshitz, che prevede una violazione della simmetria spaziotemporale di Lorentz, è stato studiato da un punto di vista fenomenologico mediante i moti dei pianeti del Sistema Solare [19,18] e di alcuni pianeti extrasolari [20].
Moto di una particella di prova intorno a un corpo centrale con massa variabile
Gli effetti orbitali di una variazione temporale del parametro gravitazionale µ=GM di un corpo centrale sul moto di una particella di prova sono stati studiati
[1] e applicati alla futura evoluzione del Sistema Solare [2]. È stato studiato anche il caso in cui si verifica una variazione di massa non isotropica per il corpo orbitante [3].
Precessione anomala del perielio di Saturno e altre anomalie astrometriche nel Sistema Solare
Nel 2008 sembrò che un moto anomalo di precessione del perielio di Saturno fosse stato determinato analizzando alcuni anni di dati della sonda Cassini con versioni coeve delle effemeridi EPM e INPOP. La sua possibile origine in termini sia di fisica gravitazionale standard sia di modelli esotici fu studiata in [1] ottenendo risposte negative. La possibilità che questo effetto potesse essere dovuto all'azione gravitazionale di un oggetto puntiforme di massa planetaria orbitante nelle remote periferie del Sistema Solare fu investigata in [2]. Un'altra anomalia astrometrica scoperta nella ultima decade in un'analisi di una lunga serie di osservazioni raccolte con la tecnica del Lunar Laser Ranging consiste in un incremento anomalo dell'eccentricità dell'orbita della Luna. Ne sono state studiate le possibili cause in termini di effetti dinamici convenzionali e non-convenzionali [3, 4, 5]. Una panoramica aggiornata sulle possibili anomalie gravitazionali nel Sistema Solare è stata tracciata in [6].
Fascia di Kuiper e nube di Oort
Adoperando le precessioni addizionali dei perieli ϖ dei pianeti interni del Sistema Solare recentemente stimate e alcuni semplici modelli ad anello sono stati posti dei vincoli alla massa degli oggetti della Fascia di Kuiper. I risultati così ottenuti sono stati confrontati con altre stime ottenute indipendentemente da altri gruppi con differenti approcci [1, 2]. È stato anche studiato l'impatto degli oggetti della Fascia di Kuiper su molti esperimenti spaziali di gravità post-Newtoniana ad alta precisione recentemente proposti [3]. Sono stati anche posti vincoli di natura dinamica sull'esistenza di un ipotetico corpo di massa planetaria o stellare (Pianeta X/Pianeta Nove o Telisto/Nemesis) a partire dalla sua azione gravitazionale sui pianeti interni [4, 5] che hanno permesso di escludere alcuni scenari proposti in letteratura [6]. I dati della telemetria della sonda Cassini, in orbita intorno a Saturno dal 2004 al 2017, sono stati usati per studiare l'effetto di alcuni ipoetici scenari planetari (Pianeta Nove o Telisto e Pianeta 11 of Taraktor) sulla distanza Terra-Saturno [7, 8]. La sonda automatica New Horizons, attualmente in rotta verso il sistema di Plutone, potrebbe essere usata per ottenere vincoli assai stretti sulla posizione di un siffatto ipotetico corpo celeste [9]. Si è investigata la dinamica orbitale di oggetti della nube di Oort sotto l'influenza del External FIeld Effect (EFE) nell'ambito della teoria MOND [10]. La possibilità che un oggetto astronomico di massa planetaria o stellare possa avvicinarsi alla Terra in un intervallo di tempo di pochi anni muovendosi lungo un'orbita iperbolica aperta è stata investigata in [11].
L'anomalia Pioneer
Se l'anomalia Pioneer-un'accelerazione quasi costante e uniforme diretta approssimativamente verso il Sole di circa 1 nm/s² rivelata dai dati di entrambe le sonde Pioneer 10 e 11 fra le 20 e le 70 Unità Astronomiche-fosse di origine gravitazionale, essa dovrebbe soddisfare il principio di equivalenza. Quindi, la medesima accelerazione dovrebbe influenzare anche il moto dei principali corpi naturali del Sistema Solare orbitanti nelle regioni spaziali in cui l'anomalia Pioneer si è manifestata nella forma attualmente nota. È stato approfondito tale aspetto [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7].
Alcuni aspetti fondativi della Relatività Speciale e Generale
È stato investigato il cosiddetto paradosso dei gemelli calcolando lo scarto temporale Δτ sia con la Teoria Speciale della Relatività che con la
Teoria Generale della Relatività [1, 2]. Mentre l'osservatore non-accelerato è stato descritto con la prima, la seconda è stata usata per trattare il punto di vista di osservatori accelerati linearmente e rotazionalmente. Una rassegna storica sulla Relatività Generale in occasione del suo centenario è stata offerta in [3].
Alcune proprietà globali di oggetti astronomici, astrofisici e buchi neri
Sono state impiegate le deviazioni dalla terza legge di Keplero per investigare alcune proprietà globali, come il momento di quadrupolo di massa Q, di oggetti astrofisici compatti in sistemi binari ottenendo informazioni anche su alcuni dei loro parametri orbitali [1, 2, 3]. La stessa tecnica è stata usata per determinare anche il parametro k che misura la deformazione mareale dinamica nel sistema binario a eclisse V621 Cen [4], e per studiare gli effetti orbitali indotti dalla cospicua distorsione centrifuga della stella Regulus sul moto della sua compagna [5]. Sono state anche studiate le possibilità di determinare alcuni parametri fisici rilevanti della stella che ospita il pianeta extrasolare transitante WASP-33b mediante l'analisi delle variazioni a lungo termine della durata dei suoi transiti [6]; le sue precessioni orbitali sono state studiate in [7]. Le correzioni post-Kepleriane ai periodi orbitali, altrimenti degeneri, di una particella di prova in orbita intorno ad una massa rotante e rigonfia equatorialmente sono state calcolate analiticamente in [8] unitamente alle prospettive per una loro rivelazione in sistemi planetari extrasolari. Un'analisi più generale degli effetti della deformazione centrifuga della stella ospite su alcune tipiche grandezze osservabili nei pianeti transitanti è stata condotta in [9]. Si sono altresì investigati gli effetti orbitali della stella S2 orbitante il Buco Nero Supermassiccio che si ritiene si trovi al centro della Galassia causati da varie componenti del campo gravitazionale di quest'ultimo [10, 11, 12, 13, 14].
Effetti post-Newtoniani in alcuni sistemi binari ospitanti almeno una pulsar
È stata studiata la possibilità di usare la prima correzione gravitoelettrica post-Newtoniana di ordine 1/c²
alla precessione secolare dell'anomalia media come ulteriore parametro post-Kepleriano in sistemi binari ospitanti almeno una stella di neutroni che agisca da pulsar [1]. Un altro argomento investigato è stato lo stato-dellʼ-arte della possibilità di misurare la
prima correzione gravitomagnetica spin-orbita post-Newtoniana di ordine 1/c² del periastro (analoga alla precessione di Lense-Thirring per corpi di prova) nel sistema binario della doppia pulsar recentemente scoperto. Ciò permetterebbe di misurare anche il momento di inerzia della pulsar ottenendo così importanti informazioni sulle sue proprietà fisiche [2, 3]. La doppia pulsar è stata usata anche per stabilire dei vincoli su alcuni modelli di gravità modificata investigando possibili deviazioni dalla terza legge di Keplero [4]. Sono state studiate anche alcune caratteristiche della configurazione orbitale del sistema planetario orbitante la pulsar PSR B1257+12 [5]. Esso è stato sfruttato anche per porre dei vincoli fenomenologici sul possibile fenomeno di accumulazione di Materia Oscura non auto-annichilantesi sulla pulsar stessa [6]. Le perturbazioni post-Newtoniane sulla componente orbitale del ritardo temporale dei segnali emessi da una pulsar binaria, sia istantanee che mediate su un periodo orbitale, sono state studiate in [7].
Limiti osservativi su alcuni parametri PPN dai moti planetari nel Sistema Solare
Recenti sviluppi nel campo della determinazione orbitale per i pianeti del Sistema Solare hanno permesso di porre vincoli osservativi più stringenti su alcuni parametri PPN come α1, α2 [1], α3 [3] e ξ [3].
Onde gravitazionali
Sono stati calcolati gli effetti orbitali sul moto di un corpo di prova legato gravitazionalmente a una massa centrale indotti dal passaggio di un'onda gravitazionale con frequenza molto più bassa di quella orbitale [1]. La connessione fra onde gravitazionali e gravitomagnetismo è stata indagata in [2].
Pseudonimi in fisica
Il caso degli pseudonimi usati da I. Ciufolini su arXiv per criticare anonimamente alcuni concorrenti è stato trattato in [1].
Il Paradosso del Sole Giovane Debole e alcuni modelli modificati di gravità
Il Paradosso del Sole Giovane Debole consiste nel fatto che, in base a modelli consolidati della storia evolutiva del Sole, la produzione energetica della nostra stella durante l'Archeano, da 3.8 a 2.5 miliardi di anni fa, sarebbe stata troppo debole per mantenere acqua allo stato liquido sulla superifice della Terra. Invece, esistono stringenti evidenze indipendenti che, in realtà, il nostro pianeta era principalemente coperto da oceani di acqua liquida che ospitavano anche forme di vita durante quell'eone. Un modello modificato di gravità con accoppiamento non-minimale potrebbe avere potenzialmente la capacità di spiegare tale paradosso [1].