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Oggetto:
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Fisica Astroparticellare e Cosmologica

Oggetto:

Astroparticle Physics and Cosmology

Oggetto:

Anno accademico 2017/2018

Codice dell'attività didattica
MFN0803
Docente
Prof. Nicolao Fornengo (Titolare del corso)
Corso di studi
008510-101 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica Nucleare e Subnucleare e Biomedica
008510-102 Laurea Magistrale in Fisica ind. Astrofisica e Fisica Teorica
Anno
2° anno
Periodo didattico
Primo periodo didattico
Tipologia
B=Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
FIS/05 - astronomia e astrofisica
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano/ English upon request of an Erasmus student
Modalità di frequenza
Obbligatoria
Tipologia d'esame
Orale
Prerequisiti

E' consigliata la conoscenza delle tematiche acquisite nei corsi di Relativita' Generale, Fisica delle Interazioni Fondamentali, Teoria dei campi.

Knowledge acquired in the courses of General Relativity, Physics of Fundamental Interactions and
Field Theory is reccomended.
Propedeutico a

Attivita' di ricerca nel campo della Fisica Astroparticellare.

Research activity in the field of Astroparticle Physics.
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Il corso offre una introduzione ai seguenti temi: fisica dell'Universo primordiale, connessione tra la fisica delle particelle e la cosmologia, alcune applicazioni astrofisiche della fisica delle particelle, in particolare al problema della materia oscura.

The course provides an introduction to the following topics: physics of the early Universe, connection between particle physics and cosmology, some astrophysical applications of particle physics, especially related to the dark matter problem.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza e capacita' di comprensione

Conoscenza e comprensione del modello cosmologico standard, della connessione tra la fisica fondamentale e la cosmologia e di alcune delle principali applicazioni della fisica delle particelle all'astrofisica e alla cosmologia.

Capacita' di applicare conoscenza e comprensione

Sviluppo della capacita’ di comprendere e padroneggiare metodi matematici opportuni nella risoluzione di problemi complessi. Capacita' di svolgere calcoli inerenti allo studio dell'evoluzione dell'Universo e del comportamento delle particelle elementari nel contesto dell'Universo termico e non termico. 

Knowledge and understanding

Knowledge and understanding of the standard cosmological model, of the inteconnection between fundamental physics and cosmology and of some of the main applications of particle physics to astrophyscs and cosmology.

 Applying knowledge and understanding

Development of the ability to ciomprehend and master the mathematical tools necessary to solve complex problems. Ability to perform theoretical calculations concerning the study of the evolution of the Universe and of the behavious of elementary particles in the context of the thermal and non-thermal Universe.

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Modalità di insegnamento

Lezioni alla lavagna, con sviluppo esplicito di tutto il formalismo.

Blackboard lectures, with explicit development of all formalism.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame e' costituito da una prova orale, della durata tipica di 40 minuti, nella quale viene chiesto di affrontare ab initio due argomenti svolti a lezione, impostando il problema dal punto di vista sia fisico che matematico. In caso di non superamento dell'esame la ripetizione dello stesso deve avvenire almeno due settimane dopo la prima prova.

The exam consists in an oral examination, of typical duration of 40 minutes, during which the student has to develop ab initio two of the topics explained during the lectures. The student has to demonstrate to have gained both physical insight and technical mathematical abilities. In case the exam fails, it cannot be repeated earlier than two weeks after the first attempt. 

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Attività di supporto

Oggetto:

Programma

Evidenze osservative sulle proprieta' fondamentali dell'Universo

Breve richiamo di Relativita' Generale (se necessario)

Principio Cosmologico, metrica di Robertson-Walker, modello di Friedmann

Evoluzione dinamica dell'Universo

Termodinamica dell'Universo in espansione

Equazione di Boltzmann: equilibrio e disaccoppiamento

Breve richiamo sul Modello Standard della fisica delle particelle elementari e sue estensioni (se necessario)

Particelle elementari nell'Universo primordiale

Fisica del neutrino nell'Universo primordiale 

Nucleosintesi primordiale

Radiazione cosmica di fondo: formazione, proprieta', anisotropie

Modello di Universo inflazionario

Transizioni di fase nell'Universo primordiale

Bariogenesi

Candidati particellari di Dark Matter (cenni)

Modelli di Dark Energy (cenni)

Ricerche di materia oscura particellare: segnali astrofisici e connessione con la ricerca di nuova fisica agli acceleratori (cenni)

Observational facts on the fundamental properties if the Universe

Brief summary of General Relativity (if required)

Cosmological Principle, Robertson-Walker metric, Friedmann model

Dynamical evolution of the Universe

Thermodynamics in the expanding Universe

Boltzmann equation: equilibrium and decoupling

Brief summary of the Standard Model of elemntary particle physics and its extensions (if necessary)

Elementary particles in the early Universe

Physics on neutrinos in the early Universe

Primordial Nucleosynthesis

Cosmic microwave background radiation:formation, properties, anisotropies

The inflationary Universe

Phase transitions in the early Universe

Baryogenesis

Particle cadidates for Dark Matter (brief)

Models of Dark Energy (brief)

Particle dark matter searches: astrophysical signals and connection to searches for new physics at accelerators (brief)

 

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

Il corso non segue un unico testo: e' particolarmente importante la frequenza alle lezioni.

Testi di riferimento sono i seguenti:

E.W. Kolb, M.S. Turner: "The Early Universe" (Addison Wesley)

S. Weinberg: "Gravitation and Cosmology" (Wiley)

S. Weinberg: "Cosmology" (Oxford University Press)

J. Peacock: "Cosmological Physics" (Cambridge University Press)

J. Bernstein: "Kinetic Theory in the Expanding Universe" (Cambridge Monographs on Mathematical Physics)

J. Lesgourgues, G. Mangano, G. Miele, S. Pastor: "Neutrino Cosmology" (Cambridge University Press)

S. Carroll: "Spacetime and Geometry"(Benjamin Cummings)

L. Bergstrom, A. Goobar: "Cosmology and Particle Astrophysics" (Springer)

P. Coles, F. Lucchin: "Cosmology" (Wiley)

P.J.E. Peebles: "Principles of Physical Cosmology" (Princeton University Press)

J.V. Narlikar: "An Introduction to Cosmology" (Cambridge University Press)

S. Bonometto: "Cosmologia e Cosmologie" (Zanichelli)

S. Dodelson: "Modern Cosmology" (Academic Press)

The lectures are not based on a single book: therefore attendance is higly recommended.

Recommended books:

E.W. Kolb, M.S. Turner: "The Early Universe" (Addison Wesley)

S. Weinberg: "Gravitation and Cosmology" (Wiley)

S. Weinberg: "Cosmology" (Oxford University Press)

J. Peacock: "Cosmological Physics" (Cambridge University Press)

J. Bernstein: "Kinetic Theory in the Expanding Universe" (Cambridge Monographs on Mathematical Physics)

J. Lesgourgues, G. Mangano, G. Miele, S. Pastor: "Neutrino Cosmology" (Cambridge University Press)

S. Carroll: "Spacetime and Geometry"(Benjamin Cummings)

L. Bergstrom, A. Goobar: "Cosmology and Particle Astrophysics" (Springer)

P. Coles, F. Lucchin: "Cosmology" (Wiley)

P.J.E. Peebles: "Principles of Physical Cosmology" (Princeton University Press)

J.V. Narlikar: "An Introduction to Cosmology" (Cambridge University Press)

S. Bonometto: "Cosmologia e Cosmologie" (Zanichelli)

S. Dodelson: "Modern Cosmology" (Academic Press)



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Orario lezioni

GiorniOreAula
Lunedì14:00 - 16:00Aula Wick Dipartimento di Fisica
Martedì14:00 - 16:00Aula D Dipartimento di Fisica
Mercoledì14:00 - 16:00Sala Franzinetti Dipartimento di Fisica

Lezioni: dal 26/09/2016 al 25/11/2016

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Note

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Ultimo aggiornamento: 07/05/2017 19:55
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