год издания — 2018, кол-во страниц — 471, ISBN — 978-5-02-040144-0, тираж — 100, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7БЦ, масса книги — 670 гр., издательство — Наука

цена: 1000.00 руб

Формат 60x90 1/16. Печать офсетная

Релятивистская кинетика широко применяется в астрофизике и космологии. В последние годы интерес к этой теории вырос, поскольку появилась возможность ставить эксперименты при таких условиях, где релятивистские эффекты становятся существенными. Настоящая монография состоит из трёх частей. В первой части представлены основные идеи и концепции, уравнения и методы теории, включая вывод кинетических уравнений из релятивистской цепочки Боголюбова, а также соотношение кинетического и гидродинамического описаний. Вторая часть — это введение в вычислительную физику, причём особое внимание уделяется численному интегрированию уравнений Больцмана и смежным вопросам, а также многокомпонентной гидродинамике. В третьей части дан обзор приложений, который охватывает вопросы ковариантной теории отклика, термализации плазмы, комптонизации в статических и динамических средах, кинетики самогравитирующих систем, образования структуры в космологии и излучения нейтрино при гравитационном коллапсе.

Для студентов старших курсов университетов, аспирантов и исследователей, специализирующихся в области теоретической физики, астрофизики и космологии.

Первое издание этой книги вышло в свет на английском языке в 2017 году в издательстве Кембриджского университета. Работа над ней заняла около пяти лет. За это время в данной области науки произошли некоторые изменения, но не столь значительные, чтобы потребовалась переработка материала для книги. По этой причине авторами выполнен перевод английского издания.

Написанию этой книги предшествовала серия лекций, прочитанных первым автором данной монографии на протяжении нескольких лет для студентов международной программы PhD по релятивистской астрофизике (IRAP PhD), поддержанной программой Erasmus Mundus Европейской комиссии. Материал для книги был значительно переработан и расширен, включены новые разделы. Скоро стало ясно, что современное систематическое изложение релятивистской кинетической теории, а также её многочисленных приложений, отсутствует в литературе. Некоторые из существующих монографий, освещающих фундаментальные аспекты кинетической теории, сфокусированы лишь на некоторых приложениях. Другие, содержащие приложение кинетической теории к релятивистской астрофизике и космологии, не дают представления о фундаментальных концепциях релятивистской кинетической теории. Более того, ни одна из существующих монографий не приводит обсуждения различных численных методов, развитых и успешно применяемых в кинетической теории на протяжении последних десятилетий. Это наблюдение и повлияло на наше решение устранить данный пробел в литературе. В результате наши усилия привели к созданию монографии, которую мы разделили на три части. Первая и последняя часть, за исключением последней главы, написаны Г. В. Верещагиным, вторая часть и последняя глава третьей части — А. Г. Аксеновым.

ОТ АВТОРОВ

От авторов	3
Благодарности	4
Принятые сокращения и определения	5
Введение	7

ЧАСТЬ I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ	15

Глава 1. Основные концепции	17

1.1. Нерелятивистская кинетическая теория	17
1.2. Кинетика в специальной теории относительности	19
1.3. Общерелятивистская кинетическая теория	20
1.4. Одночастичная функция распределения	21
1.5. Инвариантность одночастичной функции распределения	22
1.6. Макроскопические величины	24

Глава 2. Кинетическое уравнение	26

2.1. Формулировка кинетического уравнения	26
2.2. Интеграл столкновений для рассеяния частиц	28
2.3. Уравнение Больцмана в общей теории относительности	30
2.4. Квантовые поправки к интегралам столкновений	32
2.5. Перенос излучения	33
2.6. Сечение рассеяния	36
2.7. Время релаксации	38

Глава 3. Усреднение	39

3.1. Ковариантное статистическое усреднение	39
3.2. Усреднение по пространству-времени	41
3.3. Роль усреднения в кинетической теории	42

Глава 4. Законы сохранения и равновесие	44

4.1. Законы сохранения и релятивистская гидродинамика	44
4.2. H-теорема	47
4.3. Равновесие	49
4.4. Релятивистское распределение Максвелла	53
4.5. Обобщённое уравнение непрерывности	54

Глава 5. Релятивистская цепочка Боголюбова	56

5.1. Иерархия кинетических уравнений	56
5.2. Первое и второе приближения в релятивистских уравнениях переноса	62
5.3. Система Власова-Максвелла	63
5.4. Система Эйнштейна-Власова	67

Глава 6. Основные параметры в газах и плазмах	69

6.1. Плазменная частота	69
6.2. Корреляции в плазме	70
6.3. Кулоновское рассеяние	72
6.4. Характерные длины	74
6.5. Микроскопические масштабы в кинетической теории и гидродинамике	76
6.6. Релятивистское вырождение	77

ЧАСТЬ II. ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ	79

Глава 7. Основы вычислительной физики	81

7.1. Конечные разности и вычислительная сетка	82
7.2. Устойчивость и точность разностных схем	85
7.3. Численные методы для уравнений в частных производных	89
7.4. Метод прямых	110
7.5. Система ОДУ и методы их решения	110
7.6. Жёсткие системы и метод Гира	114
7.7. Численные методы линейной алгебры	119

Глава 8. Прямое интегрирование уравнений Больцмана	125

8.1. Конечные разности и метод прямых	125
8.2. Метод Монте-Карло	131

Глава 9. Многомерная гидродинамика	140

9.1. Годуновские схемы высокого порядка точности	141
9.2. Многомерная многотемпературная годуновская схема высокого
порядка точности	145
9.3. Решение задачи Римана в специальной теории относительности	164
9.4. Методы на основе частиц	168

ЧАСТЬ III. ПРИЛОЖЕНИЯ	177

Глава 10. Дисперсия волн в релятивистской плазме	179

10.1. Бесстолкновительная плазма	182
10.2. Отклик в изотропном случае	183
10.3. Дисперсия в равновесной релятивистской плазме	185
10.4. Затухание Ландау	187
10.5. Плазменные неустойчивости	190
10.6. Неустойчивость Вейбеля	192
10.7. Двухпотоковая неустойчивость	196
10.8. Бесстолкновительные ударные волны	198

Глава 11. Термализация релятивистской плазмы	201

11.1. Плазма пар в астрофизике и космологии	201
11.2. Качественное описание плазмы пар	205
11.3. Интегралы столкновений	206
11.4. Релятивистское уравнение Больцмана на сетке	223
11.5. Процесс термализации	224
11.6. Времена термализации	232
11.7. Динамика и излучение умеренно релятивистской плазмы	238
11.8. Кинетическое равновесие и химический потенциал фотонов	243

Глава 12. Кинетика частиц в сильных полях	245

12.1. Лавины в сильных лазерных полях	247
12.2. Рождение и термализация пар в сильных электрических полях	250
12.3. Излучение горячей голой кварковой звезды	267

Глава 13. Комптоновское рассеяние в астрофизике и космологии	273

13.1. Уравнение Больцмана для комптоновского рассеяния	274
13.2. Среднее число рассеяний	275
13.3. Уравнение Компанейца	277
13.4. Эффект Сюняева-Зельдовича	283
13.5. Комптонизация в статической среде	289
13.6. Комптонизация в релятивистских потоках	292
13.7. Расчёт фотосферного излучения от релятивистских потоков
методом Монте-Карло	297

Глава 14. Самогравитирующие системы	305

14.1. Кинетическая теория самогравитирующих систем	307
14.2. Гравитационная неустойчивость	320
14.3. Бесстолкновительная (бурная) релаксация	339
14.4. Квазистационарные состояния	344
14.5. Самогравитирующие системы в равновесии	347
14.6. Космологическое формирование структуры	354

Глава 15. Нейтрино, гравитационный коллапс и сверхновая	356

15.1. Модели сверхновой и нейтрино	356
15.2. Сферически-симметричный коллапс железного ядра с нейтринным
переносом	361
15.3. Механизм взрыва сверхновой с учётом крупномасштабной конвекции
и переноса нейтрино	373

Приложение A. Уравнения гидродинамики в ортогональных
криволинейных координатах	378

Приложение B. Интегралы столкновений в электрон-позитронной
плазме	381

B.1. Интегралы столкновений для двухчастичных реакций	381
B.2. Интегралы столкновений для двухчастичных реакций
с участием протонов	390
B.3. Интегралы столкновений для тройных взаимодействий	393
B.4. Масштабирование массы для реакций протонов и пар	396

Приложение C. Интегралы столкновений для слабого
взаимодействия	398

С.1. Рассеяние нейтрино на электронах	398
С.2. Поглощение нейтрино нейтронами	401
С.З. Рождение нейтрино	403

Литература	405
Предметный указатель	456

Книги на ту же тему

Релятивистская высокочастотная электроника. Выпуск 4 (Материалы IV Всесоюзного семинара), Гапонов-Грехов А. В., ред., 1984
Астрофизика, 1967
Звёзды: их рождение, жизнь и смерть. — 2-е изд., Шкловский И. С., 1977
Численное моделирование в астрофизике, Сентрелла Д. М., Лебланк Д. М., Бауэрс Р. Л., ред., 1988
Эволюция звёзд и галактик, Бааде В., 1966
Чёрные дыры: Сборник статей, 1978
Лекции по теории относительности, Логунов А. А., 2002
Henri Poincaré and relativity theory, Logunov A. A., 2005
Лекции по теории относительности и гравитации: современный анализ проблемы, Логунов А. А., 2005
Релятивистская теория гравитации. — 3-е изд., перераб., Логунов А. А., 2012
Гравитация и относительность, Цзю Х., Гоффман В., ред., 1965
Теория многих частиц, Власов А. А., 1950
Статистическая механика заряженных частиц, Балеску Р., 1967
Волновые явления в ионосфере и космической плазме, Гершман Б. Н., Ерухимов Л. М., Яшин Ю. Я., 1984
Некоторые вопросы кинетической теории газов, 1965
Анализ математических моделей: системы законов сохранения, уравнения Больцмана и Смолуховского, Галкин В. А., 2009
Математические методы в кинетической теории газов, Черчиньяни К., 1973
Теория и приложения уравнения Больцмана, Черчиньяни К., 1978
Неравновесные явления: Уравнение Больцмана, Ланфорд III О. Э., Гринберг У., Полевчак Я., Цвайфель П. Ф., Эрнст М. X., Черчиньяни К., Кэфлиш Р. Э., Шпон Г., 1986
Статистическая механика, кинетическая теория и стохастические процессы, Хир К., 1976
Качественные методы в физической кинетике и гидрогазодинамике: Учеб. пособие для физич. спец. вузов, Крайнов В. П., 1989

elapsed time 0.022 sec

/Наука и Техника/Физика

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему