PHYSICAL COSMOLOGY

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI: Il corso si pone l'obiettivo di fornire un panorama il più completo possibile sui risultati più recenti e importanti nel campo della cosmologia teorica e sperimentale. In particolare verranno discusse le tre evidenze osservative principali per lo scenario del Big Bang: la recessione delle galassie, la nucleosintesi primordiale e la radiazione di fondo cosmico. Una significativa parte del programma sarà rivolta allo studio delle anisotropie delle radiazione di fondo cosmico. OBIETTIVI SPECIFICI: A - Conoscenza e capacità di comprensione OF 1) Capacità di derivare le equazioni di Friedmann a partire dalla elatività generale e dalla metrica FRW. OF 2) Comprendere i metodi osservativi che hanno permesso una verifica del modello cosmologico attuale. OF 3) Individuare le problematiche attuali del modello e discutere i possibili sviluppi futuri. B – Capacità applicative OF 4) Saper determinare il valore di alcuni parametri cosmologici a partire da diverse osservabili cosmologiche. C - Autonomia di giudizio OF 5) Essere in grado di comprendere quali siano le caratteristiche fondamentali che una teoria cosmologica debba possedere per avere un buon accordo con le osservazioni attuali. E - Capacità di apprendere OF 6) Avere la capacità di consultare articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Canale 1
ALESSANDRO MELCHIORRI Scheda docente

Programmi - Frequenza - Esami

Programma
Modello cosmologico di Friedmann. Equazioni di Friedmann. Componenti energetiche. Materia barionica e materia oscura. Costante cosmologica. Parametro di decelerazione. Eta' dell'universo. Distanza angolare e distanza di luminosita' in cosmologia. Legge di Hubble. Misura della costante di Hubble. Standard candles e standard sirens. Evidenza per energia oscura tramite misure di distanze di luminosita' di SN-Ia. Universo attuale in accelerazione: modelli teorici e problemi interpretativi. Universo primordiale e componenti relativistiche. Radiazione di fondo cosmico (CMB) e suo spettro di corpo nero. Stima della componente energetica in neutrini tramite misure della CMB. Nucleosintesi primordiale e abbondanze degli elementi leggeri. Stima del numero di famiglie di neutrini tramite nucleosintesi primordiale. Componente energetica in neutrini massivi. Limiti sulla massa del neutrino da osservazioni cosmologiche. Formazione delle strutture su scale cosmologiche. Lunghezza di Jeans. Evoluzione temporale delle perturbazioni in regime lineare per componenti barioniche e oscure. I problemi del modello standard e il paradigma inflazionario. Modelli inflazionari. Spettro primordiale delle fluttuazioni inflazionarie. Spettro di potenza delle fluttuazioni e confronto con i dati attuali. Anisotropie della radiazione di fondo cosmico e suoi meccanismi di formazione. Spettro angolare delle fluttuazioni delle anisotropie e dipendenza dai parametri cosmologici. Polarizzazione della CMB, modi scalari e tensoriali. Fondo stocastico di onde gravitazionali e sua possibile determinazione. Prospettive future.
Prerequisiti
Meccanica classica. Elettromagnetismo. Relativita' ristretta. Meccanica quantistica non relativistica.
Testi di riferimento
- Introduction to Cosmology (second edition). Barbara Ryden. Cambridge University press. - Modern Cosmology. Scott Dodelson. Academic Press. - Structure Formation in the Universe. T. Padmanabhan, University of Cambridge. - Cosmology. Nicola Vittorio. CRC press.
Modalità insegnamento
Le lezioni saranno ciascuna di due ore e si svolgeranno due volte a settimana. Nella prima parte della lezione avra' luogo un breve riassunto delle lezioni precedenti. Gli ultimi dieci minuti saranno dedicati ad eventuali domande e approfondimenti. Tutte le lezioni saranno poi rese disponibili in formato .pdf sul sito del docente.
Frequenza
Non è necessario essere presenti alle lezioni del corso per svolgere l'esame finale.
Modalità di esame
L'esame e' solamente orale e si divide in due parti. Nella prima parte lo studente espone un argomento a sua scelta preso dal programma. Nella seconda invece saranno poste delle domande sul resto del programma.
Modalità di erogazione
Le lezioni saranno ciascuna di due ore e si svolgeranno due volte a settimana. Nella prima parte della lezione avra' luogo un breve riassunto delle lezioni precedenti. Gli ultimi dieci minuti saranno dedicati ad eventuali domande e approfondimenti. Tutte le lezioni saranno poi rese disponibili in formato .pdf sul sito del docente.
  • Codice insegnamento1044601
  • Anno accademico2024/2025
  • CorsoAstronomia e Astrofisica - Astronomy and Astrophysics
  • CurriculumCurriculum unico
  • Anno1º anno
  • Semestre2º semestre
  • SSDFIS/05
  • CFU6
  • Ambito disciplinareAstronomico-teorico