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Moderne Kosmologie und Strukturentstehung
im frühen Universum
Vorlesung
Moderne Kosmologie und
Strukturentstehung im frühen Universum
Prof. M. Beneke, WS2005/2006
ACHTUNG Terminänderung! Der Vorlesungs- und Übungstermin am Montag wurde
aufgrund der Überschneidung mit der Vorlesung
"Elementarteilchenphysik" verlegt. Sondertermin am 25.10. -- siehe Termine.
In den vergangenen Jahren hat sich in Folge
spektakulärer experimenteller Ergebnisse ein
"Standardmodell der Kosmologie" etabliert, demgemäss
das Universum zum grössten Teil aus unbekannten
Energieformen (dunkle Materie, Vakuumenergie) besteht,
und dessen Strukturen vermutlich die Nachwirkungen
mikroskopischer Quantenfluktuationen sind.
Eine besonders wichtige Informationsquelle sind die
Temperaturfluktuationen der kosmischen
Hintergrundstrahlung und die weiträumige Verteilung
der Galaxien. Die Vorlesung behandelt die theoretischen
Grundlagen, die zum Verständnis des Modells und
der experimentellen Befunde benötigt werden.
Inhalt:
Einführung in die allgemeine Relativitätstheorie
I. Das homogene Universum:
Entwicklung des homogenen (Friedmann-Lemaitre Universums,
Evidenz für dunkle Materie und beschleunigte
Expansion (dunkle Energie), Frühgeschichte des
Universums von der Nukleosynthese bis zur Entstehung
der Hintergrundstrahlung, Inflation
II. Das inhomogene Universum: Wachstum von
Inhomogenitäten (kosmologische Störungstheorie),
Entstehung von Inhomogenitäten bei der Inflation,
Statistische Analyse der Dichteverteilung, Theorie der
Temperatur- und Polarisationsfluktuationen der
Hintergrundstrahlung, Bestimmung der
kosmologischen Parameter
Voraussetzungen:
Theoretische Physik I-IV, Spezielle
Relativitätstheorie
Die moderne Kosmologie ist ein
sehr vielseitiges Gebiet, in dem Konzepte von der Mechanik
bis zur Statistischen Physik und Feldtheorie zur Anwendung
kommen, deren Grundzüge hier vorausgesetzt werden.
Kenntnisse in Allgemeiner Relativitätstheorie sind
hilfreich, aber nicht unbedingt erforderlich, da die
Vorlesung mit einer -- allerdings knappen --
Einführung
beginnt. Grundlagen der speziellen Relativitätstheorie
werden vorausgesetzt.
Die Vorlesung richtet sich an Physikstudenten ab dem
7. Semester. Die Vorlesung kann auch im Rahmen des im
Graduiertenkolleg "Elementarteilchenphysik bei der
TeV-Skala" angebotenen Doktorandenstudiums besucht werden.
| Zeit | Raum | Anmerkungen |
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| Vorlesung |
Mi, 08:30 - 10:15 |
26C402 (Physikzentrum) |
ab 26.10.2005 |
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| Fr, 08:30 - 10:15 |
26C402 (Physikzentrum) |
ab 21.10.2005 |
| Übung |
Di, 13:30 - 15:00 |
26C402 (Physikzentrum) |
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ACHTUNG Terminänderung! Der Vorlesungs- und Übungstermin am Montag wurde
aufgrund der Überschneidung mit der Vorlesung
"Elementarteilchenphysik" verlegt. Der Vorlesungstermin am 26.10. wird jedoch auf
den Übungstermin am 25.10., 13.30h vorverlegt. Die Vorlesung am
25.11. fällt aus und wird am 17.11., 8.30h (26C402) vorgeholt. Am 17.1. findet
statt der Übung eine Vorlesung statt. Die Vorlesung vom 3.2. findet zum
Übungstermin am 31.1. statt. Die Übung vom 7.2. dafür zum
Vorlesungstermin am 3.2..
Auch wenn die Mehrzahl der Vorlesungsthemen in
verschiedenen Büchern behandelt wird, lässt sich
keine eindeutige Empfehlung aussprechen.
Die Allgemeine Relativitätstheorie und das homogene
Friedmann-Lemaitre-Universum werden in vielen Büchern
ausführlich behandelt. Eine besonders klare
Darstellung der Allgemeinen Relativitätstheorie
findet man in S. Weinberg, "Gravitation and Cosmology".
Ein Standardwerk zur Frühgeschichte des Universums
ist E. Kolb u. M. Turner, "The Early Universe".
Für den zweiten Teil der Vorlesung (Strukturentstehung) werden
S. Dodelson "Modern Cosmology" (Academic Press, 2003) und die Lecture
Notes von U. Seljak
empfohlen.
Betreuung:
Dres. P. Fischer (28A412) oder S. Jäger (28A413)
Die Übungsaufgaben werden in der Regel am Freitag in der Vorlesung
ausgeteilt und sollen bis zum darauffolgenden Freitag individuell bearbeitet
werden. Die abgegebenen Lösungen werden korrigiert und in der
Übungsgruppe besprochen.
Blatt 9 wird entgegen bisheriger Ankündigung erst am 11.1. ausgeteilt. Am 17.1.
findet deshalb an Stelle der Übung eine Vorlesung (Ersatz für den 23.12.) statt.
Übungsblätter:
Blatt 01 (28.10.) (.pdf)
Blatt 02 (04.11.) (.pdf)
Blatt 03 (11.11.) (.pdf)
Blatt 04 (17.11.) (.pdf)
Blatt 05 (25.11.) (.pdf)
Blatt 06 (02.12.) (.pdf)
Blatt 07 (09.12.) (.pdf)
Blatt 08 (16.12.) (.pdf) [korrigierte Version 29.12.!]
Blatt 09 (11.01.) (.pdf)
Blatt 10 (27.01.) (.pdf)
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