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Introduction to Physical Cosmology

Periodo di svolgimento

da Martedì, 3 Novembre 2020 a Martedì, 9 Febbraio 2021
Ore del corso: 40
Ore dei docenti responsabili: 40

Modalità d'esame

  • Relazione o 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

Partendo dalle nozioni fondamentali della cosmologia si introdurranno poi le proprietà fondamentali cinematiche e dinamiche del modello cosmologico di Friedmann. Si discuterà la trattazione del processo di ricombinazione cosmica, della teoria lineare delle perturbazioni e delle loro proprietà statistiche, seguita dallo studio dell’evoluzione non-lineare. Questi argomenti saranno preliminari alla comprensione della formazione delle galassie e nell’universo primordiale. Sarà trattata in dettaglio la fisica fondamentale che governa tale fenomeno, come ad es. i processi atomici, la formazione e ruolo delle molecole, il trasporto radiativo, le onde d’urto ed altri. Si discuteranno inoltre gli effetti della formazione galattica su scala cosmologica ed in particolare il processo di reionizzazione cosmica e di arricchimento in elementi pesanti del mezzo intergalattico. Gli argomenti verranno trattati con particolare riguardo ai loro aspetti teorici, ma sarà dato ampio spazio alle implicazioni ed all’analisi critica dei dati sperimentali disponibili. L’ultima parte del corso porterà gli allievi a conoscere i problemi aperti nell’ambito della ricerca attuale nel campo, con particolare riguardo alla teoria dell’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 tipolofgia 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