Курс Д. С. Горбунова «Космология», 2013—2014 гг.
Содержание
Информация о лекторе
Горбунов Дмитрий Сергеевич, кандидат физико‐математических наук, старший научный сотрудник Отдела теоретической физики Института ядерных исследований РАН, г. Москва, лауреат премии Президента РФ 2010 г. для молодых учёных. В настоящее время работает в отделе Теоретической физики Института ядерных исследований РАН.
Область исследований Д. С. Горбунова находится на переднем крае современной фундаментальной физики, рассматривающей с единых позиций явления микро- и макромира, находящихся в тесной внутренней взаимосвязи законов физики элементарных частиц и космологии как науки об эволюции Вселенной. Работа его посвящена изучению глобальных задач современной фундаментальной физики: причинам ускоренного расширения Вселенной на современном этапе её эволюции, обнаруженному преобладанию во Вселенной неатомарной «темной материи», нерешённой проблеме происхождения вещества при отсутствии антивещества во Вселенной, проблеме природы темной энергии. Решение этих проблем настоятельно требует выхода за рамки существующей теории элементарных частиц и фундаментальных взаимодействий — так называемой Стандартной модели. Работы Д. С. Горбунова посвящены развитию теоретических подходов к расширению или обобщению Стандартной модели в связи со ждущими своего решения проблемами физики частиц, астрофизики и космологии.
Д. С. Горбуновым не только сформулированы и развиты новые теоретические идеи, выдвинуты новые гипотезы и представления, но и предложены пути их критической проверки, как при поиске и исследовании новых явлений методами наблюдательной астрофизики и космологии, так и в прямых экспериментах на ускорителях, в частности: на пучках Большого адронного коллайдера, на крупномасштабных подземных, глубоководных нейтринных телескопах, на установках по исследованию космических лучей сверхвысоких энергий.
Д. С. Горбунов — автор более 50‐ти научных работ, опубликованных в ведущих мировых научных журналах, активный участник престижных международных проектов и конференций. Ряд предложений Д. С. Горбунова по поиску частиц темной материи («стерильные нейтрино», «сголдстино» и «гравитино»), предсказываемых в определённых расширениях Стандартной модели, включен в экспериментальную программу Большого адронного коллайдера, и является примером заметного интеллектуального вклада российских ученых в этот крупнейший проект фундаментальной науки.
Представленная двухтомная монография «Введение в теорию ранней Вселенной» включает не только оригинальные, во многом пионерские, результаты, но и обобщает научные достижения фундаментальной физики, являясь и классическим учебником, и современной книгой по космологии и её связи с физикой элементарных частиц. Работа на пересечении теории элементарных частиц, астрофизики и космологии отличается не только научной смелостью, но и глубоким пониманием проблематики — её автор обладает поистине энциклопедическими познаниями в этих быстро развивающихся областях науки.
Исследовательскую работу Д. С. Горбунов успешно сочетает с научно‐педагогической деятельностью, являясь преподавателем кафедры физики частиц и космологии физического факультета МГУ.
Д. С. Горбунов — исключительно одаренный физик‐теоретик, который, несмотря на свою молодость, широко известен в мире своими работами, имеет высокий индекс цитирования, что ставит его в ряд с самыми известными учеными. Награжден Золотой медалью и премией для молодых ученых РАН, трижды получал гранты Президента России.
Д. С. Горбунов является ярким представителем современного поколения учёных, впитавших лучшие традиции отечественных научных школ и работающих в России.
Описание курса
В период с 1 сентября 2013 г. по 30 июня 2014 г. планируется прочитать годовой курс лекций по дисциплине «Космология» объёмом 72 часа. Двухчасовые лекции скомпонованы в блоки по 4 лекции и читаются один раз в месяц. Всего ожидается 4 блока лекций в осенний семестр и 1 зачёт, и 5 блоков лекций в весенний семестр. По окончанию курса планируется экзамен.
План лекций охватывает все направления современной космологии в рамках стандартной гравитации.
Лекции рассчитаны на студентов старших курсов, аспирантов и научных сотрудников, специализирующихся в области физики элементарных частиц. Они послужат завязыванию новых контактов среди слушателей разных возрастов, а также укрепят многолетние научные связи между кафедрой теоретической физики ЯрГУ и Отделом теоретической физики ИЯИ РАН. В перспективе успешной реализации курса лекций — появление научных работ студентов, аспирантов, сотрудников ЯрГУ по космологии, в том числе совместных работ с сотрудниками ИЯИ, участие в международных проектах, поступление студентов в аспирантуры ведущих российских и международных исследовательских организаций, специализирующихся на космологии.
Цели и задачи курса
Цель — Получить современные научные представления об устройстве и законах эволюции Вселенной.
Задачи курса:
- изучение основ общей теории относительности;
- применение математического аппарата квантовой теории поля для описания динамики элементарных частиц в расширяющейся Вселенной;
- обучение методам получения численных оценок величин основных космологических параметров.
Краткая информация о курсе
Курс естественно делится на две части (осенний и весенний семестры), в которых рассматривается история однородной Вселенной (Вселенной как целое, темы 1—12) и развитие неоднородностей в расширяющейся Вселенной (флуктуации в распределении материи и радиации, темы 13—24). В среднем на тему отводится по 3 академических часа. Лекционный материал будет сопровождаться теоретическими задачами для самостоятельной подготовки, равно как и программы зачёта и экзамена. Решения задач лекционного курса предполагается обсуждать в дополнительное время.
Курс имеет стандартную структуру, в частности, присущую курсам, в течение ряда лет успешно читаемым приглашённым лектором для студентов старших курсов МГУ и МФТИ, и на основе которых им совместно с академиком В. А. Рубаковым были изданы монографии. Полнота наполнения современным материалом тем, соответствующих наиболее быстро развивающимся направлениям (тёмная материя, бариогенезис, инфляция), будет зависеть (как и всегда) от степени усвоения аудиторией основного материала.
Предварительный план лекций
- Вселенная сегодня.
- Элементы Общей теории относительности.
- Однородная изотропная Вселенная.
- Динамика расширения Вселенной.
- Стандартная космологическая модель.
- Термодинамика в расширяющейся Вселенной.
- Рекомбинация.
- Реликтовые нейтрино.
- Первичный нуклеосинтез и тёмная радиация.
- Тёмная материя.
- Фазовые переходы в ранней Вселенной.
- Генерация барионной асимметрии.
- Проблемы теории горячего Большого взрыва.
- Инфляция в режиме медленного скатывания.
- Гауссовы случайные величины и случайные поля.
- Генерация космологических возмущений в ходе инфляции.
- Рождение частиц во внешних полях.
- Постинфляционный разогрев Вселенной.
- Джинсовская неустойчивость.
- Космологические возмущения в линейном приближении.
- Эволюция векторных и тензорных мод.
- Скалярные возмущения для однокомпонентной среды.
- Формирование структур (галактики и их скопления).
- Анизотропия и поляризация реликтового излучения.
Прочитаны лекции:
- 19 сентября 2013 года (четверг) в 14:15 в ауд. 217 2‐го учебного здания в рамках «Марафона науки» состоялась лекция «Введение в теорию ранней Вселенной. Теория горячего Большого взрыва»
- 20 сентября 2013 года (пятница) в 10:00 в ауд. 310 1‐го учебного здания состоялась лекция для магистрантов 1‐го и 2‐го года обучения.
- 22 ноября 2013 года (пятница) в 10:00 в ауд. 310 1‐го учебного здания состоится очередная лекция для магистрантов 1‐го и 2‐го года обучения состоится.
