Pla docent de l'assignatura

 

 

Català English Tanca imatge de maquetació

 

Imprimeix

 

Dades generals

 

Nom de l'assignatura: Cosmologia Avançada

Codi de l'assignatura: 568422

Curs acadèmic: 2019-2020

Coordinació: Enric Verdaguer Oms

Departament: Departament de Física Quàntica i Astrofísica

crèdits: 6

Programa únic: S

 

 

Hores estimades de dedicació

Hores totals 150

 

Activitats presencials i/o no presencials

60

 

-  Teoria

Presencial

 

48

 

-  Teoricopràctica

Presencial

 

12

Treball tutelat/dirigit

10

Aprenentatge autònom

80

 

 

Recomanacions

 

És recomanable tenir un coneixement previ de les assignatures del grau de Física: Astrofísica i Cosmologia; Relativitat General, i Mecànica Quàntica.

 

 

Competències que es desenvolupen

 

 

Competències bàsiques

— Capacitat per tenir i comprendre coneixements que aportin una base o oportunitat de ser originals en el desenvolupament o aplicació d’idees, sovint en un context de recerca.

— Capacitat per aplicar els coneixements adquirits i per resoldre problemes en entorns nous o poc coneguts dins de contextos més amplis (o multidisciplinaris) relacionats amb l’àrea d’estudi.

— Capacitat per integrar coneixements i enfrontar-se a la complexitat de formular judicis a partir d’una informació que, tot i ser incompleta o limitada, inclogui reflexions sobre les responsabilitats socials i ètiques vinculades a l’aplicació d’aquests coneixements i judicis.

— Capacitat per comunicar les conclusions (i els coneixements i raons últimes que les sustenten) a públics especialitzats i no especialitzats d’una manera clara i sense ambigüitats.

— Habilitats d’aprenentatge per continuar estudiant d’una manera que ha de ser en bona mesura autodirigida o autònoma.

 

Competències generals

— Capacitat per identificar, plantejar o solucionar un problema de manera rellevant, interpretant i avaluant amb esperit crític els resultats obtinguts.

— Capacitat per redactar documents científics i tècnics.

— Capacitat per comunicar-se, fer presentacions i redactar articles científics, en el camp del màster en anglès.

— Capacitat per analitzar de manera crítica el rigor dels desenvolupaments teòrics.

— Capacitat per adquirir les metodologies necessàries per desenvolupar tasques de recerca en els àmbits del màster.

 

Competències específiques

— Capacitat per analitzar i interpretar un sistema físic segons les escales d’energia rellevants.

— Capacitat per identificar les magnituds observables rellevants en un sistema físic determinat.

— Capacitat per contrastar les prediccions dels models teòrics amb les dades experimentals i observacionals.

— Capacitat per comprendre i utilitzar les teories actuals sobre l’origen i evolució de l’univers i conèixer les dades observacionals en què es basen aquestes teories.

— Capacitat per analitzar de forma crítica els resultats de càlculs, experiments o observacions, calculant-ne els possibles errors.

 

 

 

 

Objectius d'aprenentatge

 

Referits a coneixements

— Entendre els elements bàsics del model cosmològic estàndard actual.

— Familiaritzar-se amb la geometria i dinàmica dels models de Friedmann.

— Entendre la base observacional que sustenta l’existència de matèria obscura i energia obscura i el seu tractament teòric.

— Comprendre l’origen de la radiació còsmica de microones i les abundàncies dels elements lleugers.

— Conèixer algunes aplicacions de la teoria de transicions de fase a la cosmologia.

— Comprendre els problemes que han portat al model inflacionari i quines són les principals característiques físiques i geomètriques de la inflació còsmica.

 

 

Blocs temàtics

 

1. Espaitemps i expansió de l’univers

1.1. Principi cosmològic. Geometria de l’espaitemps. Distància pròpia

1.2. Desplaçament cosmològic cap al roig. Expansió de l’univers

1.3. Equacions d’Einstein. Models estàtics i estacionaris

1.4. Equacions de Friedmann. Radiació, matèria i expansió dominada per constants cosmològiques

1.5. Horitzó de partícules

2. Cosmologia observacional i distribució còsmica

2.1. Lluminositat i distàncies angulars. Fórmula de Mattig

2.2. Diagrama de Hubble. Èpoques. Abundàncies còsmiques. Barions

2.3. Masses. El problema de la massa oculta. Matèria fosca

2.4. Candeles estàndard. Expansió accelerada. Energia fosca

3. Estructura de gran escala i radiació còsmica de fons

3.1. Espectre de potència de les fluctuacions de densitat. Model CDM

3.2. Radiació còsmica de fons. Anisotropies dipolars i multipolars. Pics de Doppler. Efecte Sachs-Wolfe

3.3. Model de concordança lambda-CDM

4. Història tèrmica, nucleosíntesi i recombinació

4.1. Història tèrmica. Densitat de l’entropia. Distribució d’equilibris. Potencials químics. Nombre efectiu d’espècies. Desaparellament de neutrins

4.2. Nucleosíntesi. Conversió neutró-protó. Abundàncies de nuclis d’equilibri. «Coll d’ampolla» del deuteri. Abundàncies d’elements lleugers

4.3. Equilibri, recombinació i última dispersió

5. L’univers més primitiu

5.1. Model estàndard de física de partícules i transició quark-gluó

5.2. Transicions de fase en l’univers primitiu. Trencament de simetria espontani

5.3. Defectes topològics

5.4. Bariogènesi i leptogènesi. Condicions de Sàkharov

5.5. Candidats a la matèria fosca

6. Inflació

6.1. Problemes de la planor, l’horitzó, la curvatura i el monopol

6.2. Definició genèrica d’inflació

6.3. Camps escalars en cosmologia. Equació d’estat. Quinta essència

6.4. Inflació de rotació lenta. Formació de bombolles. Condicions de la rotació lenta. Termalització

6.5. Inflació caòtica i inflació eterna

 

 

Metodologia i activitats formatives

 

Classes magistrals.
Classes expositives.
Resolució de problemes.

 

 

Avaluació acreditativa dels aprenentatges

 

Proves parcials escrites (5/10)
Exercicis resolts (5/10)
Reavaluació: examen final escrit al juny

 

Avaluació única

Examen final escrit (10/10)
Reavaluació: examen final escrit al juny