TFNSP0008 Kosmologie

Fyzikální ústav v Opavě
léto 2021
Rozsah
3/2/0. 7 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
prof. RNDr. Zdeněk Stuchlík, CSc. (přednášející)
doc. RNDr. Petr Slaný, Ph.D. (cvičící)
Garance
prof. RNDr. Zdeněk Stuchlík, CSc.
Fyzikální ústav v Opavě
Předpoklady
(FAKULTA(FU) && TYP_STUDIA(N))
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Předmět umožňuje studentům seznámit se základy kosmologie, přičemž se u studentů předpokládá znalost základů obecné teorie relativity.
Osnova
Hlavní témata předmětu jsou:
• Geometrie vesmíru: homogenita a izotropie, Robertsonova-Walkerova geometrie, souputující souřadnice, kosmologický rudý posuv, objev expanze vesmíru, Hubbleova konstanta
• Dynamika vesmíru: tenzor energie hybnosti kosmické látky, Friedmanovy rovnice
• Hmotou dominovaná expanze, zářením dominovaná expanze, expanze dominovaná energií vakua, Kosmologická konstanta, Einsteinův statický Vesmír
• Kosmické mikrovlné záření (KMZ): záření absolutně černého tělesa, objev KMZ – Penzias-Wilson , Rayleighova-Jeansova formule, původ KMZ – rekombinace a poslední rozptyl
• Anizotropie KMZ: dipólová anizotropie, Sunyaevův-Zeldovičův efekt, Sachs-Wolfe efekt, integrovaný Sachs-Wolfe efekt (Reesův-Sciamův efekt), mise COBE, WMAP, Planck
• Ranný vesmír: teplotní historie, Fermiho-Dirakovo rozdělení, Bose-Einsteinovo rozdělení, čas a teplota
• Oddělení neutrin, zahřátí anihilací elektronů a pozitronů, kosmologická nukleosyntéza, nadbytek He, D, He3, Li
• Baryo a Lepto-syntéza, Cold Dark Matter, WIMPS(Weakly Interacting Massive Particles), hledání WIMPS
• Inflační teorie: problémy standartního modelu (plochost, horizonty, monopoly), Guthova („stará“) inflace a Lindeho („nová“) inflace,
• „Falešné“ vakuum, quintessence, „Slow-roll“, chaotická a „věčná“ inflace, inflace jako původ kosmologických fluktuací.
Literatura
    doporučená literatura
  • S. Weinberg. Cosmology. Oxford University Press, 2008. info
  • Horský, J., Novotný, J. Štefaník, M. Úvod do fyzikální kosmologie, Academia, Praha, 2004
  • Weinberg, S. Gravitation and Cosmology: Principles and Applications of the General Theory of Relativity, WILEY, New York, 1976
  • Misner, C. W., Thorne, K. S., Wheeler, J. A. Gravitation, Freeman, San Francisco, 1973 (2017)
Metody hodnocení
ústní zkouška, písemný zápočtový test
Předmět je zařazen také v obdobích léto 2022, léto 2023, léto 2024, léto 2025.