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Oggetto:
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Astroparticle Physics and Cosmology

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Fisica astroparticellare e cosmologica

Oggetto:

Anno accademico 2023/2024

Codice attività didattica
FIS0193
Docente
Fiorenza Donato (Titolare)
Corso di studio
008510-101 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica Nucleare e Subnucleare e Biomedica
008510-102 Laurea Magistrale in Fisica ind. Astrofisica e Fisica Teorica
Anno
2° anno
Periodo
Primo semestre
Tipologia
C=Affine o integrativo, D=A scelta dello studente
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
FIS/05 - astronomia e astrofisica
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Inglese
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Orale
Prerequisiti

Knowledge acquired in the courses of General Relativity and Introduction to Field Theory is strongly recommended.

E' fortemente consigliata la conoscenza delle tematiche acquisite nei corsi di Relatività Generale e di Introduzione alla Teoria dei Campi (o Complementi di Meccanica Quantistica).
Propedeutico a

Research activity in the field of Astroparticle Physics.

Attività di ricerca nel campo della Fisica Astroparticellare.
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

The course provides an introduction to the following topics: physics of the early Universe, connection between particle physics and cosmology, some astrophysical applications of particle physics, especially related to the dark matter and cosmic ray problems.

Il corso offre una introduzione ai seguenti temi: fisica dell'Universo primordiale, connessione tra la fisica delle particelle e la cosmologia, alcune applicazioni astrofisiche della fisica delle particelle, in particolare al problema della materia oscura e dei raggi cosmici.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Knowledge and understanding

Knowledge and understanding of the standard cosmological model, of the inteconnection between fundamental physics and cosmology and of some of the main applications of particle physics to astrophyscs and cosmology.

 Applying knowledge and understanding

Development of the ability to comprehend and master the mathematical tools necessary to solve complex problems. Ability to perform theoretical calculations concerning the study of the evolution of the Universe and of the behavious of elementary particles in the context of the thermal and non-thermal Universe.

Conoscenza e capacita' di comprensione

Conoscenza e comprensione del modello cosmologico standard, della connessione tra la fisica fondamentale e la cosmologia e di alcune delle principali applicazioni della fisica delle particelle all'astrofisica e alla cosmologia.

Capacita' di applicare conoscenza e comprensione

Sviluppo della capacita’ di comprendere e padroneggiare metodi matematici opportuni nella risoluzione di problemi complessi. Capacita' di svolgere calcoli inerenti allo studio dell'evoluzione dell'Universo e del comportamento delle particelle elementari nel contesto dell'Universo termico e non termico. 

Oggetto:

Programma

Observational facts on the fundamental properties if the Universe

Brief summary of General Relativity (if required)

Cosmological Principle, Robertson-Walker metric, Friedmann model

Dynamical evolution of the Universe

Thermodynamics in the expanding Universe

Boltzmann equation: equilibrium and decoupling

Elementary particles in the early Universe

Neutrinos in the early Universe

Primordial Nucleosynthesis

Cosmic microwave background radiation:formation, properties, anisotropies

Neutrino physics

Supernovae neutrinos 

Galactic cosmic rays: Sources, acceleration, propagation, fluxes at Earth

Gamma rays from space

Multi-messenger techniques in astroparticle physics

Particle cadidates for Dark Matter

Particle dark matter searches: astrophysical signals and connection to searches for new physics at accelerators

Evidenze osservative sulle proprietà fondamentali dell'Universo

Breve richiamo di Relativita' Generale (se necessario)

Principio Cosmologico, metrica di Robertson-Walker, modello di Friedmann

Evoluzione dinamica dell'Universo

Termodinamica dell'Universo in espansione

Equazione di Boltzmann: equilibrio e disaccoppiamento

Particelle elementari nell'Universo primordiale

I neutrini nell'Universo primordiale 

Nucleosintesi primordiale

Radiazione cosmica di fondo: formazione, proprietà, anisotropie

Fisica del neutrino

Neutrini da supernovae

Raggi cosmici nella Galassia: sorgenti, accelerazione, propagazione, flusso a Terra

Raggi gamma dallo spazio

Fisica astroparticellare a multi-messaggero 

Candidati particellari di Dark Matter

Ricerche di materia oscura particellare: segnali astrofisici e connessione con la ricerca di nuova fisica agli acceleratori

 

 

Oggetto:

Modalità di insegnamento

Lessons at the blackboard, with explicit development of all formalism.

It is important that students are registered on the Campusnet platform, as that is the only official communication channel that the teacher will have available to contact students quickly.

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

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

Oggetto:

Modalità di verifica dell'apprendimento

The exam consists in an oral examination, of typical duration of 40 minutes, during which the student has to develop ab initio two of the topics explained during the lectures. It will be evaluated the correcteness, the depth and the orgnicity of the exposition, from both a mathematical and physical point of view. 

L'esame consiste in una prova orale, della durata tipica di 40 minuti, nella quale viene chiesto di affrontare ab initio due argomenti svolti a lezione. Verranno valutate la correttezza, la profondità e l'organicità dell'esposizione, sia dal punto di vista fisica che matematico. 

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Attività di supporto

Testi consigliati e bibliografia



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Libro
Titolo:  
The Early Universe
Anno pubblicazione:  
1994
Editore:  
Addison Wesley
Autore:  
E.W. Kolb, M.S. Turner
Obbligatorio:  
No
Oggetto:

The lectures are not based on a single book: therefore attendance is higly recommended.

Recommended books:

E.W. Kolb, M.S. Turner: "The Early Universe" (Addison Wesley)

S. Weinberg: "Gravitation and Cosmology" (Wiley)

S. Weinberg: "Cosmology" (Oxford University Press)

J. Peacock: "Cosmological Physics" (Cambridge University Press)

J. Bernstein: "Kinetic Theory in the Expanding Universe" (Cambridge Monographs on Mathematical Physics)

J. Lesgourgues, G. Mangano, G. Miele, S. Pastor: "Neutrino Cosmology" (Cambridge University Press)

S. Carroll: "Spacetime and Geometry"(Benjamin Cummings)

L. Bergstrom, A. Goobar: "Cosmology and Particle Astrophysics" (Springer)

P.J.E. Peebles: "Principles of Physical Cosmology" (Princeton University Press)

P. Di Bari: "Cosmology and the Early Universe" (CRC Press)

S. Dodelson and F. Schmidt: "Modern Cosmology" (Academic Press)

Il corso non segue un unico testo: e' particolarmente importante la frequenza alle lezioni.

Testi di riferimento sono i seguenti:

E.W. Kolb, M.S. Turner: "The Early Universe" (Addison Wesley)

S. Weinberg: "Gravitation and Cosmology" (Wiley)

S. Weinberg: "Cosmology" (Oxford University Press)

J. Peacock: "Cosmological Physics" (Cambridge University Press)

J. Bernstein: "Kinetic Theory in the Expanding Universe" (Cambridge Monographs on Mathematical Physics)

J. Lesgourgues, G. Mangano, G. Miele, S. Pastor: "Neutrino Cosmology" (Cambridge University Press)

S. Carroll: "Spacetime and Geometry"(Benjamin Cummings)

L. Bergstrom, A. Goobar: "Cosmology and Particle Astrophysics" (Springer)

P.J.E. Peebles: "Principles of Physical Cosmology" (Princeton University Press)

P. Di Bari: "Cosmology and the Early Universe" (CRC Press)

S. Dodelson and F. Schmidt: "Modern Cosmology" (Academic Press)



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Note

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Insegnamenti che mutuano questo insegnamento

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Orario lezioniV

GiorniOreAula
Lunedì14:00 - 16:00Aula C Dipartimento di Fisica
Mercoledì14:00 - 16:00Aula C Dipartimento di Fisica

Lezioni: dal 25/09/2023 al 12/01/2024

Registrazione
  • Aperta
    Oggetto:
    Ultimo aggiornamento: 09/10/2023 11:13
    Location: https://www.fisicamagistrale.unito.it/robots.html
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