Obiettivo del corso è di fornire gli strumenti necessari per comprendere e analizzare i principali aspetti che riguardano la fisica dell'universo primordiale, sia da un punto di vista modellistico che osservativo. Particolare attenzione sarà riservata ai temi di ricerca più attuali di questo campo.
Prerequisiti
Conoscenza della cosmologia di base e della relatività generale. Può risultare utile avere familiarità con la meccanica quantistica e la teoria dei campi.
Metodi didattici
Durante le lezioni frontali, verranno alternate lezioni alla lavagna con derivazioni e spiegazioni, usando anche slides. Tutto il materiale verrà messo a disposizione. La forma della lezione è volutamente interlocutoria, le domande da parte degli studenti sono sollecitate e molto utili all'efficacia delle spiegazioni.
Verifica Apprendimento
Colloqui orale, aiutandosi con fogli, oppure alla lavagna, a scelta dello studente.
Testi
A.R. Liddle and D.H. Lyth, Cosmological Inflation and Large-Scale Structure
E.W. Kolb and M.S. Turner, The Early Universe
Materiale distribuito dal docente.
Contenuti
SECTION 1: La fisica dell'inflazione
Dinamica classica dell'inflazione (problemi del Big Bang, la teoria dell'inflazione, i piu' semplici modelli inflazionari)
Fluttuazioni quantistiche durante l'inflazione (origine quantistica delle perturbazioni cosmologiche, perturbazioni di curvatura, onde gravitazionali primordiali)
Teoria delle perturbazioni cosmologiche (scelta di gauge, perturbazioni classiche, perturbazioni quantistiche)
Contatto con le osservabili (scale superhorizon, anisotropie della radiazione cosmica di fondo, strutture su grandi scala)
SECTION 2: Produzione di particelle nell'Universo primordiale
Introduzione alla storia termica (equilibrio termodinamico, storia termica dell'Universo)
Bariogenesi
Leptogenesi
Produzione di materia oscura (WIMPs, assioni, equazione di Boltzmann, WIMP freeze-out, produzione di assioni)
La nucleosintesi primordiale (freeze-out, produzione di elementi leggeri, osservazioni e vincoli cosmologici)
Disaccoppiamento dei neutrini
Buchi neri primordiali
SEZIONE 3: Anisotropie della radiazione cosmica di fondo
Anisotropie della polarizzazione della radiazione cosmica di fondo
Lensing gravitazionale delle anisotropie della radiazione cosmica di fondo
