COSMOLOGIA
- Scheda dell'insegnamento
- Obiettivi formativi
- Prerequisiti
- Contenuti
- Metodi didattici
- Verifica dell'apprendimento
- Testi
- Altre informazioni
Il corso si propone di fornire le basi della cosmologia moderna ad un livello introduttivo. Dopo il completamento del corso, gli studenti saranno in grado di rafforzare la loro conoscenza con corsi più avanzati e letteratura scientifica.
Il corso non richiede conoscenze pregresse in astronomia e astrofisica, né in relatività generale. Tuttavia, la preventiva frequenza del corso di Astrofisica I è raccomandata. Lo studente deve possedere le basi, a livello di laurea, in meccanica, teoria newtoniana di 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 e omogeneità
1.3 Legge Hubble
1.4 Tipi di particelle
1.5 Fondo cosmico di microonde
2 LA TEORIA DI EINSTEIN DELLA GRAVITAZIONE
2.1 Principio di equivalenza
2.2 Curvatura dello spazio-tempo
2.3 Metrica di Robertson-Walker
2.4 Distanze adeguate e quantitativi
2.5 Introduzione alla formulazione teorica della relatività generale
3 DINAMICA COSMICA
3.1 L'equazione di Friedmann
3.2 L'equazione di accelerazione e l'equazione dei fluidi
3.3 Equazioni di stato nella cosmologia
3.4 La costante cosmologica Λ
4 SOLUZIONI DELL'EQUAZIONE DI FRIEDMANN
4.1 Evoluzione della densità di energia
4.2 Universi di pura curvatura
4.3 Universi piatti a singola componente
4.4 Universi dominati dalla materia
4.5 Universi dominati dalla radiazione
4.6 Universi dominati da Λ
4.7 Universi con materia + curvatura
4.8 Universi con materia + Λ
4.9 Universi con materia + curvatura + Λ
4.10 Universi con radiazione + materia
4.11 Il "modello di concordanza"
5 MISURAZIONE 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 costante di Hubble
5.5 Candele standard e l'espansione accelerata 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 circa la natura della materia oscura
7 IL FONDO COSMICO DI MICROONDE
7.1 Osservazioni della 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 Deuterio
8.5.2 Elio
8.5.3 Metalli primordiali
8.6 L'asimmetria barioni-antibarioni
9 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 L'Universo inflazionario
10 LA FORMAZIONE DELLA STRUTTURA SU GRANDE SCALA
10.1 Instabilità gravitazionale
10.2 La teoria di Jeans
10.3 Instabilità in un Universo in espansione
10.4 Instabilità di materia non-collisionale
10.4.1 Free-streaming
10.4.2 Rilassamento violento
10.5 Crescita delle fluttuazioni barioniche
10.5.1 Il tempo della termalizzazione
10.5.2 Raffreddamento molecolare ed atomico
10.6 Lo spettro di potenza delle fluttuazioni di materia oscura
10.7 La materia oscura fredda, la materia oscura calda e il clustering gerarchico
Lezioni con esercizi svolti in classe. A seconda degli eventi del calendario, gli studenti sono invitati a partecipare a seminari e conferenze locali su temi pertinenti al corso.
Esame orale con breve relazione monotematica su uno o più articoli scientifici avanzati, riguardanti un argomento del corso preventivamente concordato con lo studente.
Il corso è basato sul testo "Introduction to Cosmology” di B. Ryden, e su note e altri materiale fornito dal docente.
Ricevimento previo contatto via e-mail (haardt@uninsubria.it)
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