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Oggetto:
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Cosmologia

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Cosmology

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Anno accademico 2022/2023

Codice attività didattica
MFN0802
Docente
Prof. Stefano Camera (Titolare del corso)
Corso di studio
008510-102 Laurea Magistrale in Fisica ind. Astrofisica e Fisica Teorica
Anno
1° anno, 2° anno
Periodo
Primo semestre
Tipologia
C=Affine o integrativo
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
FIS/05 - astronomia e astrofisica
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Orale
Prerequisiti
Nessuna propedeuticità obbligatoria ma una conoscenza di base di relatività generale è fortemente consigliata.

No specific previous knowledge needed, but a basic familiarity with general relativity is strongly encouraged.
Propedeutico a
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Conoscenza dei modelli cosmologici e di formazione delle strutture cosmiche e conoscenza delle problematiche di cosmologia osservativa.

Gli studenti apprenderanno quali siano i processi fisici che regolano la formazione ed evoluzione dell'Universo primordiale e delle strutture cosmiche. Dovranno comprendere quali siano le procedure scientifiche che dai dati osservativi permettono di formulare i modelli cosmologici.

Gli studenti saranno in grado di applicare la metodologia scientifica appresa durante il corso a contesti nuovi in ambito cosmologico e delle scienze in generale.

Knowledge on Cosmological models and on models concerning the formation of cosmic structures and knowledge on the problems of observational cosmology.

The students will learn which physical processes regulate the formation and evolution of Primordial Universe and Cosmic structures. They have to understand the scientific procedures which allow to formulate cosmological models from observational data.

The students will be able to apply the scientific methodology learnt during the course to new contexts concerning Cosmology and Science in general. 

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Competenza sulle problematiche della cosmologia moderna.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Acquisizione di una solida preparazione in astronomia fondamentale, astrofisica, fenomeni cosmici di alta energia.

Conoscenze di base delle tecniche osservative e teoriche per la descrizione e la modellizzazione dell'Universo nel suo complesso e delle strutture cosmiche.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Comprensione della sinergia e dialettica fra sviluppi teorici e progressi sperimentali nella formulazione, verifica ed applicazione di modellizzazioni di sistemi fisici.

Gli studenti saranno in grado di derivare dai dati osservativi i valori quantitativi dei parametri fisici dell'Universo nel suo complesso e delle strutture cosmiche e di utilizzare le equazioni per la rappresentazione delle loro proprieta' dinamiche e statistiche e della loro evoluzione.

Competence on the issues of Modern Cosmology.

KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
To acquire a solid knowledge on Fundamental Astronomy, Astrophysics, High energy cosmic phenomena.

Basic knowledge on observational and theoretical techniques to describe and modelize the Universe as a whole and the Cosmic Structures.

APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
Understanding of synergy and dialectic between theoretical developments and experimental progresses in the formulation, test and application of modelling of physical systems.

The students will be able to infer from observational data quantitative values of physical parameneters of the Universe as a whole and of Cosmic Structures and to utilize the equations to represent their dynamical and statistical properties and their evolution.

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Programma

 

Modelli cosmologici

  • Proprieta' osservate dell'Universo; legge di Hubble; scala delle distanze; densita' dell'Universo.

  • Richiami di Relativita' Generale; Metrica di Robertson-Walker; equazioni di Friedmann; modelli di Friedmann.

Universo primordiale:

  • Modello di Hot Big Bang standard: storia termica dell'Universo primordiale.

  • Transizioni di fase, inflazione, era leptonica e nucleosintesi cosmologica.

  • Era radiativa, formazione della radiazione di fondo cosmico.

Formazione di strutture cosmiche:

  • Instabilita'  gravitazionale di Jeans.

  • Spettro di potenza e teoria lineare delle perturbazioni di densità.

  • Approssimazione di Zeldovich; collasso sferico; teoria di Press-Schechter; evoluzione non lineare e simulazioni numeriche.

Cosmologia osservativa:

  • Funzione di correlazione e spettri di potenza, struttura su grande scala dell'Universo, "lensing" gravitazionale.

  • Universo ad alto redshift.

  • Anisotropie della radiazione di fondo a microonde.

 

 

  • Hubble law, distance ladder, mass density in the universe; Friedmann models.
  • Hot Big Bang model; thermal history of the universe; phase transitions, inflation, lepton era and cosmological nucleosynthesis; radiative era, CMB formation.
  • Jeans instability, linear theory of perturbations, Zeldovich approximation, spherical collapse model, Press-Schechter theory, non-linear evolution and Nbody simulations.
  • Correlation function, peculiar motion of galaxies, high-redshift universe, CMB anisotropies.
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Modalità di insegnamento

Lezioni alla lavagna, con sviluppo esplicito di tutto il formalismo.

È importante che gli studenti siano registrati sulla piattaforma Campusnet, in quanto quello è l'unico canale di comunicazione ufficiale che la docente avrà a disposizione per contattare rapidamente gli studenti.

 

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Orale. L'esame comincia con un argomento a scelta dello/a studente/ssa da illustrare tassativamente in 10 minuti. Seguono domande sugli argomenti trattati a lezione.

Oral exam. The candidate will first illustrate an argument of the course of her/his choice in strictly 10 minutes.  Questions on the other arguments of the course follow.

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Attività di supporto

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

  • Baumann, Cosmology, Cambridge University Press
  • Dodelson & Schmidt, Modern Cosmology, Academic Press
  • B. Ryden, Introduction to Cosmology, Cambridge University Press
  • P. Coles & F. Lucchin, Cosmology: The Origin and Evolution of Cosmic Structure, John Wiley & Sons
  • V. Mukhanov, Physical Foundations of Cosmology, Cambridge University Press
  • S. Weinberg, Cosmology, Oxford University Press

  • Baumann, Cosmology, Cambridge University Press
  • Dodelson & Schmidt, Modern Cosmology, Academic Press
  • B. Ryden, Introduction to Cosmology, Cambridge University Press
  • P. Coles & F. Lucchin, Cosmology: The Origin and Evolution of Cosmic Structure, John Wiley & Sons
  • V. Mukhanov, Physical Foundations of Cosmology, Cambridge University Press
  • S. Weinberg, Cosmology, Oxford University Press



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Note

Propedeuticità fortemente consigliate: Relatività generale, Fondamenti di astrofisica: stelle e Via Lattea, Fondamenti di astrofisica: galassie e strutture cosmiche. Corsi complementari: Fisica astroparticellare.

Per gli studenti della LM in Fisica, curriculum Astrofisica, il corso e' consigliato per il II anno.

Lezioni frontali.

Frequenza non obbligatoria, ma fortemente consigliata.

It is strongly recommended to previously attend the courses of "General Relativity", "Fundamentals of Astrophysics: Stars and the Milky Way", "Fundamentals of Astrophysics: Galaxies and Cosmic Structures". Complementary courses: Astroparticle Physics.

For the students of the LM in Physics, curriculum Astrophyisics, the course is recommended for the second year.

Class-taught lessons.

Attendance at the course is not mandatory, but strongly recommended.

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Insegnamenti che mutuano questo insegnamento

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Orario lezioniV

GiorniOreAula
Lunedì11:00 - 13:00Aula Avogadro Dipartimento di Fisica
Mercoledì9:00 - 11:00Aula Avogadro Dipartimento di Fisica

Lezioni: dal 03/10/2022 al 13/01/2023

Registrazione
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    Ultimo aggiornamento: 20/09/2022 19:07
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