Cosmologia e Buracos Negros

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João Pedro de Jesus Marto
Código:
13329
Ano:
1
Semestre:
S2
Créditos ECTS:
10
Carga Horária:
OT(30H)/TP(30H)
Área Científica:
Física e Matemática
Tipo de ensino:
Presencial e tutorial
Estágios:
Não aplicável
Objectivos de Aprendizagem:
O objetivo geral desta UC é apresentar aos alunos a visão atual sobre a cosmologia e sobre os buracos negros.
A abordagem seguida visa preparar os alunos para desenvolver trabalhos de investigação em temas de
cosmologia ou de buracos negros.
No final desta UC o aluno deverá ser capaz de:
- identificar os principais temas de investigação nas áreas de cosmologia e de buracos negros;
- analisar modelos matemáticos, e suas soluções, em diversos aspetos da evolução cosmológica;
- analisar modelos matemáticos que descrevem buracos negros;
- ler e replicar os cálculos de artigos científicos em cosmologia e buracos negros;
- desenvolver pensamento autónomo e original acerca dos temas estudados.
Conteúdos programáticos:
1. Cosmologia homogénea e isotrópica
Isotropia e homogeneidade: observações e modelização
Dinâmica do modelo cosmológico
Horizonte cosmológico
Evolução do Universo
2. Campos escalares quânticos em contextos cosmológicos
Observáveis, álgebra de Weyl, estados quase livres e representações de Fock
Campos quânticos em espaços de Robertson-Walker
Campo escalar quântico no espaço de Sitter
Estados de Hadamard, estados adiabáticos e tensor de energia-momento
3. Modelos inflacionários e fenomenologia
Problemas do big bang e teoria da inflação
Dinâmica inflacionária e candidatos a inflação
Reaquecimento pós-inflacionário
Flutuações quânticas e origem das estruturas
Espetro de potência da radiação cósmica de fundo
4. Buracos negros
Simetria esférica
Solução de Schwarzschild
Extensão de Kruskal
Horizontes dos eventos, de Killing e Killing bifurcado
Buracos negros e termodinâmica
5. Efeitos de Unruh e Hawking
Efeito de Unruh em espaço-tempo plano e curvo
Efeito de Hawking
Buracos negros e informação
Metodologias de Ensino e Critérios de Avaliação:
A avaliação consiste em resolução de problemas com base semanal (TC) e apresentação final de um trabalho na forma de monografia (M). A fórmula da nato de frequência (CEA) é dada por: 40% x (TC) + 60% x (M) = CEA
Bibliografia principal:
V. F. Mukhanov and S. Winitzki, Quantum Effects in Gravity, Cambridge University Press, 2007
V. Mukhanov, Physical Foundations of Cosmology, Cambridge University Press, 2005
Língua:
Português
Esta informação promove os seguintes Objetivos de Desenvolvimento Sustentável da ONU:
Garantir o acesso à educação inclusiva, de qualidade e equitativa, e promover oportunidades de aprendizagem ao longo da vida para todos