Космология и основы ОТО

Космология 2023

Курс основан на лекциях Дэвида Тонга и посвящен последовательному изложению основ современной космологии. Материал и стиль изложения ориентирован на 1-4 курсы ФОПФ МФТИ, заинтересованных в фундаментальной и теоретической физике. 

Содержание курса:

1. Расширяющаяся Вселенная

Космологический принцип: однородность и изотропность пространства. Геометрия пространства времени и метрика Фридмана–Леметра–Робертсона–Уокера. Красное смещение. Большой взрыв и космологический горизонт. Идеальные жидкости и уравнение неразрывности. Уравнения Фридмана. Простые космологические решения, включающие материю, излучение и темную энергию. Открытые и закрытые модели Вселенной. Космологическая постоянная. Энергетический бюджет Вселенной. Доказательства существования темной материи и темной энергии. Проблема тонкой космологической настройки Вселенной и проблема горизонта. Теория инфляционного расширения.

2. Горячая Вселенная

Распределения Больцмана и Максвелла-Больцмана для идеального газа. Спектр абсолютно черного тела и космический микроволновый фон. Химические потенциалы и распределения Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака. Уравнение Саха. Рекомбинация и последнее рассеяние. Горячий Большой взрыв и доминация радиации. Нуклеосинтез.

3. Формирование структур

Возмущения плотности; звуковые волны, гравитационная неустойчивость и возмущения в расширяющемся пространстве. Передаточная функция. Спектр мощности. Барионные акустические колебания. "Оконные" функции и массовое распределение. Ре- ликтовое излучение. Эффект Сакса-Вульфа. Краткое введение в физику реликтового излучения. Нелинейные возмущения; сферический коллапс, вириализация и гало темной материи, антропное объяснение космологической постоянной. Инфляционные возмущения и спектр Харрисона-Зельдовича.

При прохождении материала, представленного в плане выше, в зависимости от интерса аудитории будут изложены избранные сюжеты по ОТО или более тонкие вопросы космологи.