Corso di laurea magistrale in Fisica

E' consigliata la conoscenza delle tematiche acquisite nei corsi di Relativita' Generale, Fisica delle Interazioni Fondamentali, Teoria dei campi.

Attivita' di ricerca nel campo della Fisica Astroparticellare.

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.

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. 

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

A causa dell'emergenza coronavirus, le lezioni verranno erogate nel seguente modo:

1) Tutte le lezioni saranno registrate su tablet (video della "lavagna" e voce) e rese disponibili in formato video al seguente link:

https://www.dropbox.com/sh/6iy5j0we1zaz2fw/AAAQESnZQzVlzciV_VOOMXlHa?dl=0

Le lezioni verranno caricate dal docente a questo link man mano che saranno prodotte, seguendo la programmazione del corso. In questo modo tutti gli studenti avranno a disposizione lo stesso materiale, erogato nello stesso modo.

2) Le lezioni verranno video-registrate in aula nei giorni e orari stabiliti dalla programmazione del corso. Non ci sara' diretta Webex delle lezioni. Gli studenti possono decidere autonomanente se essere presenti in aula (dove la lezione sara' di fatto una lezione frontale in presenza) oppure se utilizzare unicamente le lezioni video registrate. Gli studenti presenti in aula sono tenuti a rispettare rigorosamente le disposizioni di sicurezza, come ad esempio non recarsi in aula se presentano sintomi influenzali o se sono a conoscenza di essere stati a contatti con persone positiver al covid, indossare la mascherina in tutto il comprensorio, inclusa l'aula di lezione, e a mantenere le distanze di sicurezza. 

3) In particolare per gli studenti che non partecipano in presenza, il docente sarà presente su Webex nei giorni qui sotto riportati per delle sessioni Q&A, in cui gli studenti possono porre domande sul materiale del corso:

Link: https://unito.webex.com/meet/nicolao.fornengo

Date: 1, 15, 22, ottobre; 5, 19 novembre dalle 11:30 alle 12:30.

Il docente rimane comunque disponibile per ulteriori chiarimenti via Webex o altra piattaforma di videoconferenza (contattare il docente per email).

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

L'esame e' costituito da una prova orale, della durata tipica di 40 minuti, nella quale viene chiesto di affrontare ab initio due argomenti svolti a lezione, impostando il problema dal punto di vista sia fisico che matematico. In caso di non superamento dell'esame la ripetizione dello stesso deve avvenire almeno due settimane dopo la prima prova.

A seguito della sospensione delle attività in presenza dovuta all'emergenza coronavirus, gli esami sono svolti in forma orale attraverso videoconferenza. La programmazione degli orari e le modalità tecniche di svolgimento degli esami sono concordate via email istituzionale con gli studenti iscritti agli appelli.

Evidenze osservative sulle proprieta' 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

Breve richiamo sul Modello Standard della fisica delle particelle elementari e sue estensioni (se necessario)

Particelle elementari nell'Universo primordiale

Fisica del neutrino nell'Universo primordiale 

Nucleosintesi primordiale

Radiazione cosmica di fondo: formazione, proprieta', anisotropie

Modello di Universo inflazionario

Transizioni di fase nell'Universo primordiale

Bariogenesi

Candidati particellari di Dark Matter (cenni)

Modelli di Dark Energy (cenni)

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

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. Coles, F. Lucchin: "Cosmology" (Wiley)

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

J.V. Narlikar: "An Introduction to Cosmology" (Cambridge University Press)

S. Bonometto: "Cosmologia e Cosmologie" (Zanichelli)

S. Dodelson: "Modern Cosmology" (Academic Press)