TFNSP0008 Kosmologie

Fyzikální ústav v Opavě
léto 2025
Rozsah
3/2/0. 7 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
doc. RNDr. Petr Slaný, Ph.D. (přednášející)
prof. RNDr. Zdeněk Stuchlík, CSc. (přednášející)
Mgr. Denis Musil (cvičící)
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.
Výstupy z učení
Student bude po úspěšném absolvování předmětu:
- ovládat konstrukci modelu standardního vesmíru;
- řešit Friedmanovy rovnice pro vybrané stavové rovnice kosmické látky;
- analyzovat teplotní historii vesmíru s ohledem na vývoj kosmické látky,
- rozumět inflačnímu modelu;
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)
Výukové metody
přednáška a diskuze, cvičení
Metody hodnocení
ústní zkouška, písemný zápočtový test
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích léto 2021, léto 2022, léto 2023, léto 2024.