Космология и физика элементарных частиц (к.ф.-м.н., доц. О. О. Новиков)

 

Программа курса

  1. Методы определения расстояний в астрономии. Красное смещение, закон Хаббла. Крупномасштабная структура Вселенной. Метрика Робертсона-Уокера, пространства де Ситтера и анти де Ситтера. Фотометрические и угловые расстояния.
  2. Основы общей теории относительности. Динамика расширения однородной изотропной Вселенной, уравнения Фридмана. Ускоренное расширение Вселенной. Условия, необходимые для ускоренного расширения. Темная энергия. Квинтессенция. Проблема космологической постоянной.
  3. Распределение массы в галактиках. Темная материя. Параметры космологической модели. Эпоха доминирования излучения и эпоха доминирования материи. Возраст Вселенной. Возраст наиболее старых объектов.
  4. Тепловая история Вселенной. Рекомбинация и последнее рассеяние. Реликтовое излучение. Дипольная анизотропия.
  5. Горячая ранняя Вселенная (Большой Взрыв). Эра лептонов. Закалка нейтрино и аннигиляция электронов и позитронов. Общие представления о первичном нуклеосинтезе.
  6. Очень ранняя Вселенная. Связь с физикой элементарных частиц. Теории Янга-Миллса. Основы Стандартной Модели физики элементарных частиц. Краткий обзор некоторых идей за рамками Стандартной Модели. Фазовые переходы. Проблема бариосинтеза.
  7. Космологические горизонты. Проблема начальных условий. Инфляция. Параметры медленного скатывания. Новая инфляция и хаотическая инфляция. Выход из инфляции и разогрев.
  8. Космологическая теория возмущений. Скалярные, векторные, тензорные возмущения. Свобода координатных преобразований. Выбор калибровки. Гидродинамическое описание.
  9. Квантовые флуктуации во время инфляции. Спектральный индекс и амплитуда флуктуаций. Соотношение тензорных и скалярных мод. Понятие об эволюции возмущений после инфляции.
  10. Флуктуации температуры реликтового фона по направлению. Мультипольные коэффициенты, акустические пики. Успех моделей инфляции. Поляризация реликтового излучения и тензорные моды космологических возмущений. Стандартная Космологическая Модель.

Литература по курсу

  1. V. Mukhanov. Physical Foundations of Cosmology. Cambridge University Press, 2005.
  2. S. Weinberg Cosmology. Oxford University Press, 2007.
  3. Д.С. Горбунов, В.А. Рубаков. Введение в теорию ранней Вселенной. Теория горячего Большого Взрыва. УРСС, 2008.
  4. Д.С. Горбунов, В.А. Рубаков. Введение в теорию ранней Вселенной. Космологические возмущения. Инфляционная теория. УРСС, 2010.