Relatività generale

Introduzione alla cosmologia relativistica

• Introduzione storica

• Metriche non euclidee, metrica di Robertson-Walker

• espansione dell'universo, coordinate comoventi e legge di Hubble

• tensore energia impulso di un fluido perfetto e sua conservazione

• derivazione delle equazioni di Friedmann. I modelli di Einstein e De Sitter

• dinamica dell'universo, parametro di accelarazione

• distanze di luminosità e di diametro angolare; evidenze dell'espansione accelerata dell'universo.

• Il problema della materia oscura

• Modello LambdaCDM e cenni ad altri modelli cosmologici

   

Storia termica del prima universo

• Termodinamica del primo universo

• Equazione di Boltzmann

• Disaccoppiamento radiazione-materia, equazione di Saha

• Il disaccoppiamento dei neutrini e di altre specie interagenti debolmente

• La nucleosintesi degli elementi leggeri

• Specie fossili calde e fredde. La materia oscura fredda.

• Asimmetria materia-antimateria e condizioni di Sakharov per la sua origine

La radiazione cosmica di fondo e le sue fluttuazioni

• Storia della scoperta della CMB

• anisotropia di dipolo

• svilluppo in armoniche sferiche delle fluttuazioni

• varianza cosmica

• effetto Sach-Wolfe ed anisotropie primarie

• effetto Sach-Wolfe integrato

• polarizzazione della CMB

• effetto Sunayev-Zeldovich

Transizioni di fase nel primo universo

• Cenni/richiami sul modello standard delle interazioni elettro-deboli

• Cenni di teoria dei campi a temperatura finita

• Il meccanismo della rottura spontanea di simmetria a temperatura finita

• Transizione di fase elettro-debole e cenni sulle transizioni alla scala di grande unificazione

L'Inflazione

• Principali problemi della cosmologia del big-bang (dell’orizzonte,della piattezza dei difetti topologici)

• Il paradigma inflazionario, dinamica dell’inflazione, evoluzione degli orizzonti

• Condizioni per la soluzione dei problemi della cosmologia standard

• Inflazione caotica e cenni su altri modelli di inflazione

• Il reheating e cenni sul pre-heating

• Spettri delle fluttuazioni tensoriali e scalari prodotto dall'inflazione

   

Evoluzione delle disomogeneità

• Teoria newtoniana dell’instabilità gravitazionale e generalizzazione relativistica

• Spettri di potenza delle fluttuazioni

• Evoluzione delle fluttuazioni nell’universo in espansione, scelta della gauge gravitazionale

• Fluttuazioni isoterme e di isocurvatura e loro evoluzione

• Evoluzione delle fluttuazioni dopo l'inflazione: funzioni di trasferimento

• Oscillazioni acustiche del fluido barioni-fotoni

• implicazioni delle recenti osservazioni per il modello LambdaCDM

Testi di riferimento:

• S. Weinberg: Cosmology, Oxford Press

• P. Peter & J.P. Uzan, Primordial Cosmology, Oxford Graduate Texts

Orale