Kursplan för Gravitation och kosmologi

Kursplan fastställd 2021-02-26 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnGravitation and cosmology
  • KurskodFFM071
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareMPPHS
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • HuvudområdeTeknisk fysik
  • InstitutionFYSIK
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 85120
  • Blockschema
  • Sökbar för utbytesstudenterJa

Poängfördelning

0101 Tentamen 7,5 hp
Betygsskala: TH		 7,5 hp

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Grundläggande behörighet för avancerad nivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Särskild behörighet

Engelska 6
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

Newtonsk mekanik, linjär algebra, speciell relativitetsteori, elektrodynamik.

Syfte

Einstein formulerade sin allmänna teori för gravitation under 1915. Teorin har sedan dess bekräftats experimentellt med oerhörd precision och är nu allmänt accepterad som en korrekt teori för gravitation. Allmän relativitetsteori används för att analysera universums utveckling och har gjort slående förutsägelser om nya fysikaliska fenomen såsom gravitationsstrålning, samt existensen av svarta hål. Dessutom är den oumbärlig för att nå den noggrannhet som dagens GPS-teknologi åtnjuter.
Kursen avser att ge en introduktion till allmän relativitetsteori, vilket innefattar dess matematiska formulering genom differentialgeometri, såväl som dess fysikaliska tillämpningar. Syftet är ett ge studenterna en god kunskap om de grundläggande koncepten inom allmän relativitetsteori så att de efter avklarad kurs är väl utrustade för att angripa mer avancerade ämnen, tex inom kosmologi och astropartikelfysik.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

- förstå Einsteins ekvivalensprincip
- förstå den matematiska beskrivningen av krökt rumtid
- förstå hur närvaron av materia och energi påverkar rumtidens krökning
- förstå tensorformalismen och hur denna låter oss beskriva fysiken på ett koordinatoberoende sätt
- förstå Einsteins ekvationer och hur man löser dem
- förstå härledningen av Einsteins ekvationer från en verkansprincip
- beskriva hur verkansprincipen kan användas för att koppla Einsteins teori till anndra fysikaliska teorier, såsom elektrodynamik
- förstå koncept som gravitationsstrålning, svarta hål, symmetriska rum och moderna kosmologimodeller
- under kursens gång förväntas studenten demonstrera förmågan att använda de matematiska verktyg som tillhandahålls för
att utföra beräkningar och lösa problem inom ramen för ämnet

Innehåll

- historisk översikt av ämnet
- grundläggande koncept från speciell relativitetsteori
- ekvivalensproncipen och den gravitationella kraften
- tensoranalys och principen om allmän kovarians
- gravitationella effekter inom mekanik och elektrodynamik
- rumtidens krökning
- Einsteins ekvationer
- Schwarzschildlösningen och svarta hål
- gravitationsstrålning
- den matematiska beskrivningen av symmetriska rum
- standardmodellen för kosmologi och universums utveckling

 

Organisation

- Föreläsningar

Litteratur

(1) S Weinberg: Gravitation and Cosmology: Principles and Applications of the General Theory of Relativity. John Wiley & Sons Inc. 1972.
(2) Lecture Notes on General Relativity by Sean Carroll (tillgänglig från följande länk: http://arxiv.org/pdf/gr-qc/9712019v1.pdf)

Examination inklusive obligatoriska moment

- Ett antal hemproblem under kursen gång (obligatoriska, vikt 40% i slutbetyget).

- Kursen avslutas med en muntlig tentamen (obligatorisk, vikt 60% i slutbetyget).


Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.