Курс Д. С. Горбунова «Космология», 2013—2014 гг.

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.

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

1. Вселенная сегодня.
2. Элементы Общей теории относительности.
3. Однородная изотропная Вселенная.
4. Динамика расширения Вселенной.
5. Стандартная космологическая модель.
6. Термодинамика в расширяющейся Вселенной.
7. Рекомбинация.
8. Реликтовые нейтрино.
9. Первичный нуклеосинтез и тёмная радиация.
10. Тёмная материя.
11. Фазовые переходы в ранней Вселенной.
12. Генерация барионной асимметрии.
13. Проблемы теории горячего Большого взрыва.
14. Инфляция в режиме медленного скатывания.
15. Гауссовы случайные величины и случайные поля.
16. Генерация космологических возмущений в ходе инфляции.
17. Рождение частиц во внешних полях.
18. Постинфляционный разогрев Вселенной.
19. Джинсовская неустойчивость.
20. Космологические возмущения в линейном приближении.
21. Эволюция векторных и тензорных мод.
22. Скалярные возмущения для однокомпонентной среды.
23. Формирование структур (галактики и их скопления).
24. Анизотропия и поляризация реликтового излучения.