Introduction to Physical Cosmology

Periodo di svolgimento
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Info sul corso
Ore del corso
40
Ore dei docenti responsabili
40
Ore di didattica integrativa
0
CFU 6
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Modalità esame

Relazione di seminario

Prerequisiti

Il corso sarà rivolto agli allievi del IV e V Anno. Non sono necessarie particolari conoscenze di Cosmologia dato che la prima parte del corso fornirà tutti i concetti di base necessari per la comprensione degli argomenti più avanzati introdotti nella seconda parte. E’ necessaria una buona conoscenza della lingua inglese per lo studio di testi in tale lingua ed anche nel caso che, essendo presenti Allievi stranieri, il corso venga tenuto in lingua inglese.

Programma

Lo scopo principale del corso è quello di introdurre i concetti di base della Cosmologia Fisica, connubiando gli aspetti teorici con quelli derivanti da esperimenti passati ed in corso. Partendo dalle nozioni fondamentali della Cosmologia si deriveranno dalle equazioni di campo della Relatività Generale le proprietà cinematiche e dinamiche fondamentali del modello cosmologico di Friedmann. Il passo successivo riguarderà la trattazione della teoria lineare delle perturbazioni, delle loro proprietà statistiche e della loro crescita, seguita dallo studio dell’evoluzione non-lineare che conduce alla formazione delle strutture cosmiche. Saranno proposti approfondimenti a riguardo due componenti fondamentali del Modello Cosmologico Standard, la materia oscura e l'energia oscura. Nella seconda parte del corso tratteremo il fenomeno della ricombinazione cosmica e la sua relazione con il Fondo Cosmico a Micro-onde (CMB), le cui basi teoriche saranno discusse in dettaglio per quanto conerne in particolar modo lo spettro delle fluttazione angolari e le corrispondenti anisotropie.  L’ultima parte del corso porterà gli allievi a conoscere i problemi aperti nell’ambito della ricerca attuale nel campo, con particolare riguardo all’inflazione cosmica. Tali problemi potranno essere ulteriormente approfonditi nell’ambito del seminario proposto come prova finale.

Obiettivi formativi

Fornire le basi fisiche per la comprensione della Cosmologia, con particolare riguardo alla formazione di strutture cosmiche su un ampio intervallo di scale spazio-temporali. La preparazione e la tipologia dell'esame finale renderanno possibile entrare in contatto con i problemi avanzati ed aperti nel campo, consentendo agli Allievi/e interessati/e di cominciare rapidamente ricerche di frontiera su argomenti correlati.

Riferimenti bibliografici

  • Peebles, J., 1993, Principles of Physical Cosmology, Princeton Univ. Press
  • Padmanabhan, T., 1993, Structure Formation in the Universe, Cambridge Univ. Press
  • Ferrara, A., 2006, First Light in the Universe, Saas-Fee Lectures 2006, Springer
  • Mo et al., 2010, Galaxy Formation and Evolution, Cambridge Univ. Press