Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Outline of Modern Cosmology
Course of study:
2016/2017
Code:
JFT-1-023-s
Faculty of:
Physics and Applied Computer Science
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Technical Physics
Semester:
0
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr Płazak Tomasz (plazak@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr Płazak Tomasz (plazak@agh.edu.pl)
Module summary

Po zaliczeniu modułu student zna dokładniej historię ewolucji wszechświata i rozumie jej ścisły związek z fundamentalnymi prawami fizyki – aż do ostatnich odkryć jak Ciemna Materia i Ciemna Energia

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Potrafi zrozumiale i ciekawie przekazywać informacje o wszechświecie w ramach wykładów, pogadanek, prezentacji i kontaktów towarzyskich. FT1A_K04, FT1A_K08 Test,
Activity during classes
Skills
M_U001 Potrafi analizować zjawiska zachodzące we wszechświecie i powiązać je z ogólnymi prawami fizyki. FT1A_U05, FT1A_U01, FT1A_U04 Test,
Activity during classes
Knowledge
M_W001 Rozumie prawa fizyki organizujące porządek wszechświata. FT1A_W03, FT1A_W05, FT1A_W01 Test,
Activity during classes
M_W002 Rozumie przebieg zjawisk zachodzących w trakcie ewolucji wszechświata od jego początków do stanu obecnego. FT1A_W03, FT1A_W05, FT1A_W01 Test,
Activity during classes
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Potrafi zrozumiale i ciekawie przekazywać informacje o wszechświecie w ramach wykładów, pogadanek, prezentacji i kontaktów towarzyskich. + - - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Potrafi analizować zjawiska zachodzące we wszechświecie i powiązać je z ogólnymi prawami fizyki. + - - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Rozumie prawa fizyki organizujące porządek wszechświata. + - - - - - - - - - -
M_W002 Rozumie przebieg zjawisk zachodzących w trakcie ewolucji wszechświata od jego początków do stanu obecnego. + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:
Zarys kosmologii współczesnej

1.Krzywizna,tensory,geometria Riemanna.Równania Einsteina OTW.
2.Rozwiązanie Schwartzschilda.Czarne dziury.Procesy Penrose’a i Hawkinga.
3.Zasada kosmologiczna i metryka Robertsona-Walkera.Równania Friedmanna. Równanie cieczy, materia pyłowa.
4.Rozwiązania równań Friedmanna. Wiek wszechświata. Stała kosmologiczna i równania Friedmanna-Lemaitre’a.Dyskusja modeli.
5.Równowaga termodynamiczna. Odłączenie się neutrin,współczynniki populacyjne.
6.Produkcja helu i lekkich pierwiastków, wnioski o liczebności rodzajów neutrin oraz o
7.Problemy horyzontu, płaskości i monopoli. Od idei unifikacji oddziaływań przez pola Higgsa i teorie GUT do SŁS. Gwałtowna inflacja wszechświata i jej cechy. Problem zgodności z pomiarową wartością
8.Kwestia osobliwości początkowej, wartości planckowskie i era Plancka. Czy wszechświat ma ukryte wymiary? Od Kałuży-Kleina po superstruny i brany.
9.Próby wyjścia poza kosmologię standardową. Dziwne zgodności liczbowe – za i przeciw zasadzie antropicznej. Kwestia zmienności stałych fundamentalnych.
10.Duże odległości. Obliczanie odległości właściwej i prędkości recesji, odległość jasnościowa i kątowa. Horyzonty cząstek i zdarzeń.
11.Parametr deceleracji i równania Friedmanna-Lemaitre’a. Badanie zależności “przesunięcie-jasność”, formuły Mattiga i Goobara. Supernowe Ia jako świece standardowe. Odkrycie akceleracji wszechświata, realności stałej kosmologicznej oraz ciemnej energii dominującej wszechświat wraz z pomiarem wartości (nagroda Nobla r.2012).
12.Badania anizotropii promieniowania reliktowego, kwestia zaburzeń gęstości i struktur. Pomiary COBE,anizotropie drobnoskalowe (nagroda Nobla). Pomiary WMAP, “akustyka” wczesnego wszechświata (widmo mocy, składowe harmoniczne)- spójność kosmologii osiągnięta
13.Problem natury składników wszechświata. Kwestia ciemnej materii (masy) – możliwości, cząstki supersymetryczne. Kwestia ciemnej energii – problem energii próżni, idee kwintesencji itp. jako próbne podejścia badawcze.
14.Osiągnięty paradygmat rozumienia wszechświata. Problemy i wyzwania. “Złoty wiek” kosmologii pomiarowej. Fenomen poznawalności (matematyczności) wszechświata a fenomen poznającej istoty ludzkiej.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 130 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Participation in lectures 45 h
Examination or Final test 5 h
Realization of independently performed tasks 52 h
Preparation for classes 28 h
Additional information
Method of calculating the final grade:
Obok oceny z kollokwium zaliczeniowego istotnym czynnikiem promującym jest aktywność na wykładach – plusy za zadawanie pytań oraz odpowiedzi na moje pytania (minusów nie stawiam)
Prerequisites and additional requirements:
Wcześniejsze zaliczenie modułu “Wprowadzenie do astrofizyki i kosmologii”
Recommended literature and teaching resources:
1.A.Liddle ;Introduction to Cosmology" (second edition) 2.L.Sokołowski ;Ewolucja wszechświata 3.J.Kreiner ;Astronomia z astrofizyką 4.A.C.Phillips ;The Physics of Stars (second edition) – fragmenty
Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Publikacje bezpośrednio związane z tematyką modułu to przede wszystkim:
1. Opublikowana rozprawa doktorska (praca wyróżniona) “Kosmologia w nauczaniu akademickim. Problemy elementaryzacji modeli wszechświata”, Kraków, r.2001
a także:
2. “Światło i kosmos”, Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, r.2007
3. “Kosmologia w ramach wykładów fizyki – dlaczego, co i jak wykładać?”, XII Konferencja Nauczania Fizyki, Poznań, r.1998

Additional information:

Jako zasada przychodzenie na wykłady jest obowiązkiem, choć w istocie i w praktyce powinna to być przyjemność (poznawcza) – a w praktyce także niezastąpione źródło przygotowania do egzaminu (wobec braku odpowiedniego podręcznika). Z tego też względu nieobecność na kilku zajęciach wymaga od studenta samodzielnego opanowania treści tych wykładów i jego zaliczenia w formie i terminie wyznaczonym przez prowadzącego