Università degli studi dell'Insubria

COSMOLOGIA

A.A. di erogazione 2016/2017

Laurea Magistrale in FISICA
 (A.A. 2016/2017)
Anno di corso: 
1
Tipologia di insegnamento: 
Caratterizzante
Settore disciplinare: 
ASTRONOMIA E ASTROFISICA (FIS/05)
Crediti: 
6
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
60
Dettaglio ore: 
Lezione (60 ore)

Il corso si propone di fornire le conoscenze di base della cosmologia moderna a livello introduttivo. L’allievo dovrà padroneggiare i diversi aspetti di questa disciplina a livello di base, ed essere in grado di approffondire gli argomenti trattati nel corso.

Non si richiedono conoscenze in campo astronomico e astrofisico, né di relatività generale. La frequentazione preventiva del corso di Astrofisica I è comunque consigliata. L’allievo deve possedere le basi, a livello di corso di laurea in Fisica triennale, di meccanica, teoria Newtoniana della gravitazione, termodinamca, meccanica statistica, fisica atomica, fisica delle particelle elementari, fenomeni radiativi.

1 OSSERVAZIONI FONDAMENTALI
1.1 L’oscurità del cielo notturno
1.2 Isotropia ed omogeneità
1.3 La legge di Hubble
1.4 Tipi di particelle
1.5 Il fondo di micro-onde

2 TEORIA DELLA GRAVITAZIONE DI EINSTEIN
2.1 Principio di equivalenza
2.2 Curvatura dello spazio-tempo
2.3 La metrica di Robertson-Walker
2.4 La distanza propria e le quantità comoventi
2.5 Cenni alla formulazione teorica della relatività generale

3 DINAMICA COSMICA
3.1 L’equazione di Friedemann
3.2 L’equazione di accelerazione e l’equazione dei fluidi
3.3 Equazioni di stato in cosmologia
3.4 La costante cosmologica Λ

4 SOLUZIONI DELL’EQUAZIONE DI FRIEDMANN
4.1 Evoluzione della densità di energia
4.2 Universo di pura curvatura
4.3 Universi spazialmente piatti a una componente
4.4 Universo dominato dalla materia
4.5 Universo dominato dalla radiazione
4.6 Universo dominato dalla Λ
4.7 Universo materia+curvatura
4.8 Universo materia+Λ
4.9 Universo materia+curvatura+Λ
4.10 Universo di radiazione+materia
4.11 Il “concordance model”

5 MISURA DEI PARAMETRI COSMOLOGICI
5.1 La “ricerca di due numeri”
5.2 La distanza di luminosità
5.3 La distanza angolare
5.4 Candele standard e la costante di Hubble
5.4 Candele standard e l’accelerazione dell’espansione dell’Universo

6 MATERIA OSCURA
6.1 Materia visibile
6.2 Materia oscura nelle galassie
6.3 Materia oscura negli ammassi di galassie
6.4 Lensing gravitazionale
6.5 Ipotesi sulla natura della materia oscura

7 IL FONDO COSMICO DI MICRO-ONDE
7.1 Osservazioni del CMB
7.2 Ricombinazione e disaccoppiamento
7.3 La fisica della ricombinazione
7.4 Fluttuazioni di temperatura
7.5 Teoria cinetica delle fluttuazioni
7.6 Origine delle fluttuazioni e determinazione dei parametri cosmologici

8 L’UNIVERSO PRIMORDIALE
8.1 Rotture spontanee di simmetria
8.2 L’era delle transizioni di fase
8.3 L’era degli adroni
8.4 L’era dei leptoni: il fondo cosmico di neutrini
8.5 Nucleosintesi primordiale
8.5.1 Sintesi del deuterio
8.5.2 Sintesi dell’elio
8.5.3 Sintesi dei metalli primordiali
8.6 L’asimmetria barioni-antibarioni

9 L’INFLAZIONE
9.1 Il problema della piattezza
9.2 Il problema dell’orizzonte
9.3 Il problema dei monopoli magnetici
9.4 La soluzione inflazionaria
9.5 La fisica dell’inflazione

10 LA FORMAZIONE DELLA STRUTTURA SU GRANDE SCALA
10.1 L’instabilità gravitazionale
10.2 La teoria di Jeans
10.3 L’instabilità in un Universo in espansione
10.4 L’instabilità di materia non collisionale
10.4.1 Free-streaming
10.4.2 Violent relaxation
10.5 Crescita delle fluttuazioni barioniche
10.5.1 L’epoca della termalizzazione
10.5.2 Cooling molecolare e cooling atomico
10.6 Lo spettro di potenza delle fluttuazioni di materia oscura
10.7 Materia oscura fredda, calda, e il clustering gerarchico

Lezioni frontali con esercitazioni ed esempi finalizzati ad una più completa comprensione del materiale presentato. Le lezioni sono svolte utilizzando supporti multimediali che vengono resi disponibili di volta in volta.

Colloquio orale sui contenuti del corso. Lo studente inoltre concorda preventivamente col docente un argomento da approfondire, e lo espone
durante il colloquio.

Il corso è basato sul testo “Introduction to Cosmology di B. Ryden”, oltre che su dispense e materiale fornito dal docente.

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A.A. 2017/2018

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2015/2016

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2014/2015

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2013/2014

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE