FISICA ED ASTRONOMIA "Ettore Majorana"PhysicsAnno accademico 2025/2026
9798574 - EARLY UNIVERSE
Docente: GIUSEPPE PUGLISI
Risultati di apprendimento attesi
Conoscenza delle moderne teorie per la formazione della struttura su grande scala dell'universo. Conoscenza degli strumenti statistici di base, quali funzione di correlazione e spettro di potenza, in processi stocastici gaussiani. Conoscenza dei modelli cosmologici dominati da materia oscura e energia oscura. Abilità mirate alla caratterizzazione delle perturbazioni, della loro evoluzione, e del loro confronto con le osservazioni. Conoscenza dei principali meccanismi di anisotropia in temperatura e polarizzazione del fondo cosmico, anche in un contesto general relativistico. Abilità mirate alla interpretazione dei risultati dei satelliti COBE, WMAP, Planck. Conoscenza dei prossimi esperimenti da terra e dallo spazio mirati allo studio della formazione ed evoluzione della struttura su grande scala dell'universo: Euclid, LiteBIRD, Simons Observatory, S4, etc.
Prerequisiti richiesti
- General Relativity
- FRLW Cosmology
- Dynamica of Isotropic and homogeneous universe
- Extra-galactic Astronomy
- Classical Electrodynamics
- Quantum mechanics
Contenuti del corso
1. Introduction
- Current status of cosmology: the Standard Model and its open questions
- Intro on General Relativity and Tensor calculus
- Recap from Background Cosmology and Astrophysics of necessary basic concepts: Friedmann equations, Robertson-Walker metric, distances in cosmology, magnitudes)
- Standard candles and discovery of accelerated expansion
Big Bang nucleosynthesis
2. Cosmological Perturbations
Boltzmann Equation and distribution function. Collision Term
Photon Perturbations
Baryons Perturbations
Dark Matter Perturbations
Neutrino Perturbations
3. Metric Perturbations
Scalar Perturbations
Tensor Perturbations
4. The primordial seeds
Initial conditions
Flatness problem
Horizon problem
Inflationary paradigm
Slow-roll solution
Inflaton particle field
Gravitational wave production
Curvature fluctuation production
Power spectrum of primordial fluctuations
Gravitational instability
Matter Power spectrum
6. Cosmic Microwave Anisotropies
The photon-baryon fluid
Production of Acoustic oscillations
CMB power spectra
7. Observables and future experimental efforts
Testi di riferimento
- S. Dodelson, "Modern Cosmology", Academic Press, Ed. 2
Baumann, Cosmology, Cambridge University Press - E. Kolb & M. Turner, "The Early Universe", CRC Press
J. Peebles, "The large scale structure of the universe", Princeton University Press
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Ad ogni studente verra' assegnato un esercizio o un piccolo progetto di ricerca da svolgere a casa. I risultati verranno discussi e presentati durante l'esame orale.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
English version