Введение в теорию ранней Вселенной (6-7 семестры)
| Лекции: | Валерий Рубаков |
| Семинары: | Михаил Кузнецов |
| Василиса Никифорова | |
| Петр Сатунин |
Часть I (6 семестр)
- Ранняя и современная Вселенная. Общий обзор.
- Элементы общей теории относительности.
- Кинематика в расширяющейся Вселенной. Красное смещение. Закон Хаббла. Свободные релятивистские и нерелятивистские частицы во Вселенной.
- Основные уравнения динамики однородной Вселенной: уравнение Фридмана и ковариантное сохранение тензора энергии-импульса.
- Расширение Вселенной на радиационно-доминированной стадии, стадии доминирования нерелятивистского вещества и стадии доминирования темной энергии. Время жизни Вселенной. Космологический горизонт. Горизонт событий в пространстве де~Ситтера.
- Баланс энергии в реальной Вселенной. Эпохи смены режимов расширения.
- Фотометрическое расстояние. Ускоренное расширение поздней Вселенной.
- Термодинамика в расширяющейся Вселенной.
- Рекомбинация. Горизонт эпохи рекомбинации и его современный угловой размер. Пространственная плоскостность Вселенной.
- Нейтрино во Вселенной.
- Нуклеосинтез. Барион-фотонное отношение.
- Генерация темной материи. Тяжелые слабовзаимодействующие частицы. Аксионы.
- Космологические фазовые переходы.
- Генерация барионной асимметрии.
- Проблемы горизонта, плоскостности, энтропии в теории горячего Большого взрыва. Инфляция как их решение.
- Модели инфляции: хаотическая инфляция, "новая" инфляция, гибридная инфляция. Параметры медленного скатывания.
- Генерация скалярных возмущений (неоднородностей плотности) на инфляционной стадии.
- Космологические возмущения: разложение по спиральностям. Тензорные, векторные, скалярные моды.
- Генерация тензорных возмущений (гравитационных волн) на инфляционной стадии.
- Предсказания инфляционной теории для скалярных и тензорных возмущений: гауссовость полей возмущений; амплитуды и наклоны спектров мощности. Сравнение с наблюдениями.
- Пост-инфляционный разогрев.
- Скалярные возмущения в общем случае. Адиабатическая мода и энтропийные моды.
- Эволюция возмущений на радиационно-доминированной и пылевидной стадиях. Роль темной материи. Особенности эволюции адиабатической и энтропийных мод.
- Анизотропия температуры и поляризация реликтового излучения.
- Выход возмущений на нелинейную стадию. Образование структур.
- Особенности эволюции возмущений нейтринной компоненты. Массы нейтрино и космология.
- Калькулятор размерных величин.
- Ограничения на сечения и массы частиц темной материи, 2011 г. [PDF].
- Весна 2012: Задачи к экзамену (В.А. Рубаков, П. Сатунин) [LaTeX, pdf]. Для получения зачета необходимо решить 4 задачи: две персональные задачи, выбранные преподавателем, и по одной задаче, самостоятельно выбранной из двух разделов курса («Расширяющаяся Вселенная» и «Космология и физика частиц»). Список персональных задач: Валерий Белокуров: 1.8 и 2.4; Виктория Волкова: 1.1 и 2.2; Яна Жежер: 1.3 и 2.1; Денис Кудрявцев: 1.5 и 2.5; Максим Пискунов: 1.9 и 2.9; Полина: 1.6 и 2.7.
- Осень 2009: Задачи к экзамену (В.А. Рубаков, Э.Я. Нугаев) [LaTeX, pdf]
- Д.С. Горбунов, В.А. Рубаков, «Введение в теорию ранней Вселенной. Теория горячего Большого взрыва», М.: УРСС, 2008.
- Я.Б. Зельдович, И.Д. Новиков, «Строение и эволюция Вселенной», М: Наука, 1975.
- E.W. Kolb, M.S. Turner, «The Early Universe», Addison--Wesley, 1990.
- V. Mukhanov, «Physical Foundations of Cosmology», Cambridge University Press, 2005.
