Kozmologija in delci v zgodnjem vesolju

Opravljena kolokvija iz vaj ali pisni izpit so pogoj za pristop k ustnemu izpitu.

Homogeno in izotropno vesolje: rdeči premik in Hubblov zakon, starost vesolja, masna gostota, barioni in temna snov, kozmološki princip in FRWL prostor-čas.

Razširjajoče se vesolje in termalna proizvodnja: Friedmanova enačba, časovni razvoj vesolja, kozmologija velikega poka, temperatura in številčne gostote delcev, ravnovesna termodinamika.

Preko ravnovesja: Boltzmannove enačbe za anihilacijo, nukleosinteza, kozmično mikrovalovno ozadje (CMB), odklop fotonov in rekombinacija, odkritje CMB, kozmologija nevtrinov, N_eff in fluktuacije CMB.

Temna snov: kandidati za temno snov, dolgoživost, proizvodnja v zgodnjem vesolju, termalno zamrznjenje/odmrznjenje, ohranitev entropije in njeno razredčenje z razpadi dolgoživih delcev.

Fazni prehodi: razpad lažnega vakuuma, Evklidska akcija in odskočne rešitve, mehurčki s tanko steno, stabilnost vesolja v SM, osnove teorije polja pri končni temperaturi, restavracija simetrije, elektrošibka bariogeneza, domenske stene in kozmične strune, magnetni monopoli, Kibblov mehanizem ter Parkerjeva meja.

Bariogeneza: barionska asimetrija, osnovna ideja ter Sakharovi pogoji, izbris obstoječe asimetrije, leptonska asimetrija, sfaleroni in leptogeneza.

Aksioni: problem močne CP kršitve, Peccei-Quinn simetrija in Weinberg-Wilczek aksion, aksioni in zvezde, skriti aksioni, aksionska temna snov, proizvodnja v zgodnjem vesolju.

Inflacija in pospešeno raztezanje: kozmološka konstanta, začetni pogoji, ravnost, homogenost in magnetni monopoli. Model(i) inflacije, gravitacijski valovi in skalarne perturbacije.

The early universe, Edward Kolb, Michael Turner, Frontiers in Physics, Westview Press (1994).
Modern Cosmology, Scott Dodelson, Academic Press; 1st ed.(2003).
Steven Weinberg, Cosmology, Oxford University Press; 1st edition (2008).
Viatcheslav Mukhanov, Physical Foundations of Cosmology, Cambridge University Press; 1st edition (2005).

Ta-Pei Cheng, Relativity, Gravitation and Cosmology: A Basic Introduction, Oxford University Press; 2nd ed. (2010).
Erick Weinberg, Classical Solutions in Quantum Field Theory: Solitons and Instantons in High Energy Physics, Cambridge University Press; 1st edition (2012).

Cilji. Študenti se seznanijo z osnovami teorije opisa fizikalnih procesov v zgodnjem vesolju. Spoznajo osnovna načela kozmologije, termodinamike in teorije polja pri končni temperaturi, faznih prehodov, energijske bilance in nastanka delcev, lahkih jeder ter temne snovi.

Kompetence. Razumevanje termalnih procesov, sipalnih presekov in termičnih potencialov.

Znanje in razumevanje. Teoretične osnove gravitacije in kozmologije, termodinamskih procesov v zgodnjem vesolju, obnašanje znanih osnovnih delcev in iskanje novih procesov.

Uporaba. Pridobljeno znanje pripravi študente

za raziskovalno delo in reševanje problemov na širokem področju moderne fizike osnovnih delcev, od modelov temne snovi, fizike nevtrinov, nukleosinteze do bariogeneze.

Refleksija. Razmišljanje o teoretičnem pristopu in konsistenci kvanto relativističnih modelov in njihovi preverljivosti.

Prenosljive spretnosti. Metodologija in tehnična znanja so uporabna na širšem fizikalnem področju fizike, kot je fizika osnovnih delcev in kozmologija, komplementarno znanjem astrofizike, jedrske fizike in termodinamike.

Predavanja, vaje, seminar, domače naloge in posvetovanja.

• Seminar ali kolokvija ali pisni izpit (50%),
ocene: 5 (negativno), 6-10 (pozitivno) (po Statutu UL)
• ustni izpit (50%)

Prof. dr. Borut Bajc in doc. dr. Miha Nemevšek

B. Bajc, S. Lavignac and T. Mede, ``Resurrecting the minimal renormalizable supersymmetric SU(5) model,'' JHEP 1601 (2016) 044.

K. S. Babu, B. Bajc and V. Susič, A minimal supersymmetric E_6 unified theory,'' JHEP 1505 (2015) 108. M. Nemevšek, G. Senjanović in Y. Zhang,Warm Dark Matter in Low Scale Left-Right Theory,'' JCAP 1207 (2012) 006.
T. A. Chowdhury, M. Nemevšek, G. Senjanović and Y. Zhang, Dark Matter as the Trigger of Strong Electroweak Phase Transition,'' JCAP 1202 (2012) 029. A. Melfo, M. Nemevšek, F. Nesti, G. Senjanović and Y. Zhang,Inert Doublet Dark Matter and Mirror/Extra Families after Xenon100,'' Phys. Rev. D 84 (2011) 034009.