2005/2006 - Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten - Uppsala ...

UPPSALA UNIVERSITET STUDIEHANDBOK 2005/2006Uppsala tekniska högskolaCivilingenjörsprogrammenKursplanerGravitation och kosmologi, 4 poängGravitation and cosmologyKursplanen är fastställd 1997-05-15 av teknisk- naturvetenskapliga fakultetsnämnden och senastreviderad 2004-06-03 av teknisk- naturvetenskapliga fakultetsnämndenKursens placering i utbildningsprogramKursen ges inom Civilingenjörsprogrammet i teknisk fysikStudieperiod: Kursen ges i period 44Mål för utbildningenKursen avser att introducera studenten i den allmänna relativitetsteorin samt visa på desstillämpningar inom kosmologin. Här finns mycket intressant av fundamental betydelse för denmodernaste fysiken! Studenterna får i kursen även kontakt med den absoluta forskningsfronten.Kursens innehållKursens första del avser att introducera den allmänna relativitetsteorin. Historisk bakgrund ochrepetition av speciell relativitetsteori. Dess begreppsmässiga fundament som t exekvivalensprincipen; vad är gravitation? Dess matematiska grund i form av Einsteins ekvationeroch den krökta rumtidens matematik, metriker, krökningstensorer och geodeter. Klassiska testav teorin som ljusavböjningen och Merkurius perihelrörelse.En spännande tillämpning av den allmänna relativitetsteorin är svarta hål. Den matematiskabeskrivningen i form av Schwarzschildmetriken med dess horisonter och singulariteter kommeratt härledas och analyseras. De svarta hålen illustrerar på ett drastiskt sätt många av denallmänna relativitetsteorins finurligheter. De svarta hålens astrofysikaliska betydelse kommersjälvklart också att diskuteras. Svarta hål finns de? Vad händer om man studerar kvantmekaniknära ett svart hål? Vad är Hawkinstrålning?Kursens andra del behandlar tillämpningar inom kosmologin. Den matematiska beskrivningenges av Robertson-Walkermetriken. Big Bang och vårt expanderande universum. Vilkenbetydelse har den kosmologiska konstanten? För att förstå universums historia måste också endel partikelfysik diskuteras. Kopplingen mellan det allra minsta och det allra största är avfundamental betydelse för den moderna kosmologin. Exempel på det är problemet med mörkmateria. Kanske den utgörs av supersymmetriska partiklar? I detta sammanhang kommer ocksåfenomenet mikrolinsning att diskuteras, vilket är ytterligare en spektakulär tillämpning av denallmänna relativitetsteorin! Den kosmologiska bakgrunds-strålningens fysik är också något somkan vara intressant att veta lite mer om. Förväntade observationer, från bland annat planeradesatelliter, inger förhoppningar om att man skall kunna komma många av det tidiga universumsmysterier på spåren.Särskild behörighet: Mekanik II. Kvantmekanik. Termodynamik. Statistisk mekanik. Fysikensmatematiska metoder. Speciell relativitetsteoriUndervisningsform: Föreläsningar och lektioner.Examinationsform: Skriftlig tentamen vid kursens slut.BetygNågot av underkänd, godkänd (3), icke utan beröm godkänd (4) och med beröm godkänd (5).KurslitteraturSchutz: A first course in general relativity, Cambridge Univ Press Linder: First principles ofCosmology, Addison-Wesley.Nivå: Kursen ges på D-nivåÄmne: Kursen ges inom huvudämnet FysikKursansvarig institution: Institutionen för teoretisk fysik233