FYBSC0014 Úvod do kosmologie

Fyzikální ústav v Opavě
léto 2025
Rozsah
3/0/0. 3 kr. Ukončení: z.
Vyučující
doc. RNDr. Petr Slaný, Ph.D. (přednášející)
Garance
doc. RNDr. Petr Slaný, Ph.D.
Fyzikální ústav v Opavě
Předpoklady
Výhodou je znalost základů obecné teorie relativity, termodynamiky a statistické fyziky a s nimi spojeného matematického aparátu.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je určen pouze studentům mateřských oborů.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Představit základní modely relativistické kosmologie založené na Robertsonově-Walkerově metrice reflektující globální izotropii vesmíru, ukázat jejich souvislost s observačními vlastnostmi našeho vesmíru a blíže diskutovat tzv. standardní model velkého třesku včetně jeho klíčových problémů a jejich řešení pomocí inflační hypotézy.
Výstupy z učení
Formulace základních rovnic relativistické kosmologie a jejich řešení; porozumění důvodům, které vedou k hypotéze temné hmoty a temné energie; aplikace zákonů termodynamiky a statistické fyziky na procesy v raném vesmíru; formulace problémů standardního modelu velkého třesku a jejich možné řešení pomocí inflační hypotézy.
Osnova
  • Observační vlastnosti našeho vesmíru. Reliktní mikrovlnné záření, Hubbleův zákon, zrychlená expanze, temná hmota a temná energie.
  • Charakteristické vlastnosti FLRW modelů vesmíru. Hubbleův parametr, decelerační parametr, parametr hustoty; kosmologický červený posuv; modely s kosmologickou konstantou; éry záření, látky a temné energie; fotometrická a úhlová vzdálenost, m-z relace; vesmírné horizonty.
  • Raný vesmír. Model horkého velkého třesku, primordiální nukleosyntéza, rekombinace, reliktní mikrovlnné záření.
  • Inflace. Problémy standardního modelu, hypotéza inflace; energie vakua vs. kvintesence, problém kosmologické konstanty. Aproximace pomalého valení.
Literatura
    doporučená literatura
  • B. Ryden: Introduction to Cosmology, Cambridge University Press, 2nd ed., 2016
  • J. Horský, J. Novotný, M. Štefaník: Úvod do fyzikální kosmologie. Academia, Praha 2004.
  • J. V. Narlikar: An Introduction to Cosmology, 3rd ed. Cambridge Univ. Press, 2002.
  • Liddle, A. R., Lyth, D. H. Cosmological Inflation and Large-Scale Structure. Cambridge University Press, 2000. ISBN 052166022X. info
Výukové metody
Přednáška, diskuze, seminární práce.
Metody hodnocení
ústní zkouška, seminární práce
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích léto 2021, léto 2022, léto 2023, léto 2024.