Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Wprowadzenie do astrofizyki i kosmologii
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
JFM-1-005-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Fizyka Medyczna
Semestr:
0
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
dr Płazak Tomasz (plazak@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr Płazak Tomasz (plazak@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Po zaliczeniu modułu student potrafi analizować zjawiska zachodzące wewnątrz gwiazd oraz w całym wszechświecie (jego ewolucję) i rozumie ich zgodność z fundamentalnymi prawami fizyki

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Rozumie prawa fizyki organizujące porządek wszechświata. FM1A_W04, FM1A_W06 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
M_W002 Rozumie przebieg zjawisk zachodzących w trakcie ewolucji wszechświata od jego początków do stanu obecnego. FM1A_W01 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
Umiejętności
M_U001 Potrafi analizować zjawiska zachodzące we wszechświecie i powiązać je z ogólnymi prawami fizyki. FM1A_U04, FM1A_U01, FM1A_U02, FM1A_U03 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi zrozumiale i ciekawie przekazywać informacje o wszechświecie w ramach wykładów, pogadanek, prezentacji i kontaktów towarzyskich. FM1A_K03, FM1A_K01, FM1A_K02 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Rozumie prawa fizyki organizujące porządek wszechświata. + - - - - - - - - - -
M_W002 Rozumie przebieg zjawisk zachodzących w trakcie ewolucji wszechświata od jego początków do stanu obecnego. + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi analizować zjawiska zachodzące we wszechświecie i powiązać je z ogólnymi prawami fizyki. + - - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi zrozumiale i ciekawie przekazywać informacje o wszechświecie w ramach wykładów, pogadanek, prezentacji i kontaktów towarzyskich. + - - - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
Wprowadzenie do astrofizyki i kosmologii

1.Przyczyny gwałtownego rozwoju astrofizyki i kosmologii. Słońce jako gwiazda – w jaki sposób poznajemy jego parametry i budowę
2.Dlaczego Słońce świeci? Problem neutrin i odkrycie ich oscylacji (nagroda Nobla r. 2002)
3.Poznawanie cech i rodzajów gwiazd. Czasy ich życia. Diagram HR. Produkcja pierwiastków w gwiazdach
4.Końcowe stany ewolucji gwiazd: gaz zdegenerowany i masa Chandrasekhara, białe karły i gwiazdy neutronowe (pulsary), elementy fizyki czarnych dziur
5.Sposoby wyznaczania dużych odległości i odkrycie świata galaktyk. Zasada kosmologiczna. Pojęcie horyzontu obserwacji
6.Odkrycie rozszerzania się wszechświata (redshift galaktyk), prawo Hubble’a. Idea Wielkiego Wybuchu Pierwotnego, wiek wszechświata. Wykrycie i własności promieniowania reliktowego (nagrody Nobla r. 1978 i r. 2006) Kryzys newtonowskiego obrazu wszechświata (prymitywnej wersji Wielkiego Wybuchu)
7.Pogląd na Ogólną Teorię Względności. Przestrzenie zakrzywione, geometrie nieeuklidesowe. Jak otrzymuje się relatywistyczne modele wszechświata? Równania stanu. Model Einsteina i jego stała kosmologiczna
8.Równania i modele Friedmana, gęstość krytyczna i parametr Ω. Zobrazowania puchnącej przestrzeni (kwestia v>c). Kosmologiczny sens redshiftu. Zapomniany model Lemaitre’a
9.Metryka RWF, ścisłe rozwiązania równań Friedmana. Kwestia wieku wszechświata. Stała kosmologiczna i równania Friedmana-Lemaitre’a. Pomiary parametru Ω, wykrycie Ciemnej Materii i dominacji ΩDM.
10.Problem obfitości helu we wszechświecie i teoria αßγ. Era promieniowania (konieczność istnienia, czas trwania). Relatywistyczny model wczesnego wszechświata. Liczebność fotonów względem barionów, kwestia spontanicznego łamania symetrii (SSB). Powstanie atomów, wyzwolenie się promieniowania reliktowego
11.Wczesne epoki wszechświata a fizyka cząstek elementarnych. Ery: leptonowa, hadronowa i wcześniejsze. Wartości planckowskie i kwestia „początku”
12.Nukleosynteza pierwotna: zamarzanie liczebności neutronów względem protonów, wyjaśnienie obfitości helu. Kosmologiczny limit na liczebność rodzajów neutrin. Nukleosynteza pierwotna innych lekkich pierwiastków i ważne odkrycie dominacji we wszechświecie niebarionowej materii (nieznanego rodzaju; kwestia ΩBAR wobec ΩDM)
13.Nierozwiązane problemy kosmologii z końca XX wieku. Gwałtowna inflacja w początkach wszechświata i jej cechy – jako panaceum na problemy. Pomiarowy cios (wartość ΩDM)
14.Parametr deceleracji q0. Zależność „przesunięcie-jasność” dla dużych odległości, wyznaczanie q0. Supernowe Ia jako świece standardowe. Ważne odkrycie (nagroda Nobla r.2011): akceleracja wszechświata, istnienie stałej kosmologicznej i Ciemnej Energii dominującej wszechświat, pomiar wartości ΩΛ.
15.Drobnoskalowe anizotropie promieniowania reliktowego: pomiary COBE (nagroda Nobla r.2006) oraz pomiary WMAP (r. 2003) i PLANCK (r.2013). Odkrycie „akustyki” wczesnego wszechświata (składowe harmoniczne, widmo mocy) i dokładne pomiary wartości ΩTOT, ΩDM- bilans energii domknięty, spójność kosmologii osiągnięta (inflacja potwierdzona)!

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 75 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w wykładach 45 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 5 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 20 godz
Przygotowanie do zajęć 5 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:
Obok oceny z kollokwium zaliczeniowego istotnym czynnikiem promującym jest aktywność na wykładach – “plusy” za zadawanie pytań oraz odpowiedzi na moje pytania (minusów nie stawiam)
Wymagania wstępne i dodatkowe:
Zaliczenie pierwszego roku
Zalecana literatura i pomoce naukowe:
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
Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

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

Informacje dodatkowe:

Nie ma obowiązku przychodzenia na wykłady, choć w istocie i praktyce powinna to być przyjemność (poznawcza) – stanowiąca też w praktyce niezastąpione źródło przygotowania się do egzaminu czy kolokwium końcowego (wobec braku odpowiedniego podręcznika). Z tego też powodu – w trybie wyrównywania zaległości – nieobecność na kilku zajęciach wymaga od studenta bieżącego i samodzielnego opanowania wykładanego na nich materiału i jego zaliczenia w formie i terminie wyznaczonym przez prowadzącego.