Corso di laurea magistrale in Fisica

Nessuna propedeuticità obbligatoria ma una conoscenza di base di relatività generale è fortemente consigliata. Meccanica quantistica e teoria dei campi sono altresí conoscenze utili.

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

Gl* student* apprenderanno quali siano i processi fisici che regolano l'evoluzione dell'Universo, dalle fasi primordiali e alla formazione delle strutture cosmiche. Dovranno comprendere quali siano le procedure scientifiche che dai dati osservativi permettono di formulare i modelli cosmologici.

Gl* student* saranno in grado di applicare la metodologia scientifica appresa durante l'insegnamento a contesti nuovi in ambito cosmologico e delle scienze in generale.

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.

Gl* student* 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.

Modelli cosmologici

• Proprietà osservate dell'Universo; legge di Hubble-Lemaître; scala delle distanze; densità dell'Universo.

• Richiami di relatività generale; metrica di Robertson-Walker; equazioni di Friedmann; modelli di Friedmann.

Universo primordiale:

• Modello di Big Bang caldo (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:

• Instabilità gravitazionale e perturbazioni cosmologiche.

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

• Approssimazione di Zel'dovich; 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.

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

È importante che gl* student* 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.

Orale. L'esame comincia con un argomento a scelta dello/a studente/ssa da illustrare in 15/20 minuti. Seguono domande sugli argomenti trattati a lezione.

• Baumann, Cosmology, Cambridge University Press
• Huterer, A Course in 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

Propedeuticità fortemente consigliate: Relatività generale; Fondamenti di astrofisica: stelle e Via Lattea; Fondamenti di astrofisica: galassie e strutture cosmiche; Introduzione alla teoria dei campi. Insegnamenti complementari: Fisica astroparticellare e cosmologica.

Lezioni frontali.

Frequenza non obbligatoria, ma fortemente consigliata.