Modalità d'esame
<p>Esame orale</p>
Prerequisiti
Buona conoscenza della teoria dei campi
Programma insegnamento
Introduzione generale al corso: problema della costante cosmologica, problema della gerarchia elettrodebole, materia oscura
Introduzione alla cosmologia: universi omogenei e isotropi, metrica FRW, equazioni di Friedmann, tensore del energia-impulso per materia e radiazione, soluzione delle equazioni di Friedmann, costante cosmologica, universo di de Sitter universo. Breve storia dell'Universo: BBN, CMB, formazione delle strutture. Problemi dell'orizzonte e della curvatura.
L’inflazione come soluzione ai problemi dell’orizzonte e della curvatura – Dinamica classica dell’inflazione da un singolo campo scalare – anteprima degli effetti quantistici durante l’inflazione (fluttuazioni quantistiche, funzioni a due punti, stima delle funzioni a due punti dall’analisi dimensionale) – trattazione generale delle perturbazioni cosmologiche: simmetrie del problema e loro conseguenze, ridondanza di gauge della Relatività Generale e quantità invarianti di gauge.
Calcolo delle fluttuazioni quantistiche durante l'inflazione – Numero minimo di e-fold per risolvere il problema dell'orizzonte e della curvatura – Osservabili nella CMB
Introduzione alle teorie di campo efficaci – Analisi dimensionale e regole di selezione delle simmetrie rotte del MS – Enunciazione precisa dei problemi della gerarchia (costante cosmologica e massa del bosone di Higgs) – Simmetrie e problemi della gerarchia – Introduzione alla supersimmetria – Higgs e costante cosmologica nella supersimmetria
Vincoli diretti e indiretti sulle soluzioni dei problemi della gerarchia – Introduzione ai landscape – Soluzione di Abbott al problema della costante cosmologica (CC) – Spiegazione del relaxion della massa dell'Higgs
Maggiori informazioni sul relaxion - introduzione alle a 2- e 3-forme - Soluzione di Brown-Teitelboim al problema della CC - Soluzione Bousso-Polchinski al problema della CC - Multiverso - Argomento di Weinberg - Soluzioni antropiche al problema della CC
Meccanismi di selezione dinamica della massa dell'Higgs – Invarianza di scala per Higgs e costante cosmologica – Simmetria e Landscape, filosofia generale e split SUSY.
Termodinamica in un universo in espansione – distribuzioni di equilibrio dal principio di massima entropia – Particelle relativistiche e non relativistiche – Equazione di Boltzmann.
Materia oscura WIMP (Weakly Interactive Massive Particle) - modelli di produzione di materia oscura termica oltre alle WIMP
Vincoli generali sulla materia oscura termica: limiti di Neff, struttura su piccole scale – produzione di materia oscura ultraleggera
Angolo theta della QCD – calcolo nella teoria delle perturbazioni chirali delle masse dei pioni e dell'EDM dei neutroni con un angolo theta – strong CP problem – soluzioni (mu=0, P, CP, assione) – potenziale assionico – cosmologia assionica – assione come materia oscura
Simmetrie approssimative dell'inflazione - invarianza conforme - simmetrie dei correlatori inflazionari - Formalismo In-In per correlatori cosmologici – Impronte sulle non gaussianità di particelle massicce durante l'inflazione (fisica del "cosmological collider")