Objetivos da Unidade Curricular

A disciplina é dedicada aos conceitos teóricos  fundamentais do modelo padrão da cosmologia, o Modelo de Hot Big-Bang. Nomeadamente trata dos fenómenos físicos que, no quadro desse modelo, ocorreram do Universo Primitivo até á emissão da Radiação Cósmica de Fundo na época de desacoplamento entre radiação e matéria.

Pretende-se que os alunos assimilem as ideias do modelo e que sejam capazes de resolver problemas no limite que precede a capacidade para desenvolver trabalho de investigação.

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Pré-requisitos

Sem pré-requisitos

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Conteúdos

1. Assumpções em Cosmologia

2. História Térmica do Universo

3. Nucleosíntese do Big Bang

4. Recombinação

5. Bariogenese

6. Matéria Escura

7. Inflação

8. Perturbações Relativistas e Formação de Estrutura

9. Energia Escura

10. Modelos Alternativos da Gravitação

 

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Descrição detalhada dos conteúdos programáticos

Componente Teórica

1. Universo homogéneo e isotrópico: 1.1 Cinemática e dinâmica de um universo em expansão; 1.2 Propagação de luz e horizontes;1.3 O universo quente; 1.3.1 Era leptónica; 1.3.2 Nucleosíntese; 1.3.3 Recombinação; 1.4 O universo primitivo; 1.5 Além do Model Padrão; 1.6 Inflação I: limite homogéneo; 1.6.1 Problema das condições iniciais; 1.6.2 Pre-aquecimento e reaquecimento.

2. Universo inhomogéneo: 2.1 Instabilidade gravitacional na teoria Newtoniana; 2.1.1 Equações essenciais; 2.1.2 Teoria de Jeans; 2.1.3 Instabilidade num universo em expansão; 2.1.4 Além da aproximação linear; 2.2 Instabilidade gravitacional em Relatividade Geral; 2.2.1 Perturbações e variáveis de invariância de gauge; 2.2.2 Equações das perturbações cosmológicas; 2.2.3 Perturbações hidrodinâmicas; 2.3 Inflation II: origin of the primordial inhomogeneities; 2.3.1 Characterizing perturbations; 2.3.2 Perturbations on inflation (slow-roll approximation); 2.3.3 Quantum cosmological perturbations; 2.3.4 Gravitational waves from inflation; 2.4 Cosmic microwave background anisotropies. 

 

Componente Teórica-Prática

Resolução de problemas relacionados com a matéria leccionda nas aulas teóricas.

 

 

Componente Prática

N/A

 

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Bibliografia

Recomendada

1. Barbara Ryden - "Introduction to Cosmology" - Addison Wesley, 2003.

2. Scott Dodelson -'Modern Cosmology' -  Academic Press, Elsevier,  2003.

3. Patrick Peter  and Jean-Philippe Uzan, "Primordial Cosmology", Oxford U. Press, 2009.

4. Edward Kolb and Michael Turner -'The early universe' - Addison Wesley 1990

 

 

Outros elementos de estudo

1.A  1.     A. Liddle and D. Lyth - 'Cosmological inflation and large-scale structure' - CUP 2000

2.     Peter Coles and Francesco Lucchin, "Cosmology", John Wiley and Sons, 1995.

3.     Syksy Räsänen -  http://theory.physics.helsinki.fi/~cosmology/

4.     Juan Garcia-Bellido - http://arxiv.org/abs/astro-ph/0502139

5.     Mattias Bartelmann -  http://www.ita.uni-heidelberg.de/research/bartelmann/Lectures/previous.shtml?lang=en

6.     Luca Amendola  -  http://www.thphys.uni-heidelberg.de/%7Eamendola/teaching/introduction.pdf

7.     Antonio Riotto - "Inflation and the Theory of Cosmological Perturbations" -  http://arxiv.org/abs/hep-ph/0210162

 

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Métodos de Ensino

A matéria é dada frequentemente no quadro e ocasionalmente algum conteúdo exposto numa apresentação de slides. As aulas teórico-práticas são coordenadas pelo docente mas os exercícios são resolvidos pelos alunos. As folhas de problemas funcionam como trabalhos de casa e têm uma frequência semanal. 

 

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Métodos de Avaliação

A avaliação será feita mediante a resolução de folhas de problemas, um trabalho e um oral final. O trabalho será realizado pelos aluos e deverá ser apresentado sob a forma de uma pequena monografia escrita (com aproximadamente 12-15 páginas) e uma apresentação oral. As séries de problemas, o trabalho final e a oral valem um terço cada, respectivamente, para a nota final.  

 

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Língua de ensino

português ou inglês