Космология. Часть 2
Аннотация
Современная космология тесно связана с физикой микромира, изучающей элементарные частицы и их взаимодействия на наиболее фундаментальном уровне. Именно с этой точки зрения и построен этот курс.
Вторая часть курса посвящена инфляционной теории, теории пост-инфляционного разогрева и теории развития космологических возмущений, т.е. неоднородностей во Вселенной. Особое внимание уделяется мотвации инфляционной теории, механизмам инфляции, генерации возмущений плотности материи и реликтовых гравитационных волн на инфляционной стадии. На протяжении курса студенты получают представление об экспериментальных и наблюдательных следствиях теории, таких как анизотропия реликтового излучения, крупномасштабная структура Вселенной, проявления темной материи в подземных и коллайдерных экспериментах, и т.д.
В процессе чтения курса студентам предлагается большой набор задач, которые разбираются на семинарских занятиях. Имеется в виду, что после усвоения курса студент должен быть способен осваивать специальную литературу по космологии и ее связи с физикой частиц и начать выполнять научную работу.
План курса
- 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.
Литература
- 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.
Материалы для дополнительного изучения
