Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage, Fragen zur Kosmologie zu kategorisieren, Quantenmechanik und Gravitation am Beispiel der Neutronenphysik zu diskutieren, die Gravitationswellen aus experimenteller und theoretischer Sicht erörtern, Kosmologische Modelle und die Friedmann-Lösung zu kennen und differenzieren, Moderne Lösungsansätze für dunkle Materie und dunkle Energie (Chameleon, Symmetron, Dilaton) kennenzulernen.

Gravitationswellen, neues Fenster zum Kosmos:

• Entstehung, Nachweis, Challenge

Einführung Kosmologie: das beobachtete Universum

• Kosmologische Expansion; Homogenität & Isotope auf grossen Skalen; Alter des Universums; Abundanz leichter Elemente; CMB; sichtbare und dunkle Materie; Struktur auf grossen Skalen; Hinweis auf Beschleunigung 

Newtonsche Kosmologie:

• Friedmann Gleichung; offenes, geschlossenes und flaches Universum; Einsteins statisches Universum; Evolution der Energiedichte; kritische Dichte; einfache Lösungen im flachen Universum

Newtonsche Kosmologie II

• Alter des Universums; Beschleunigungsgleichung; kurze thermische Geschichte; CMB und Nukleosynthese; kosmologische Störungen

Standardkosmologie I

• FRW Geometrien; kosmologischer Horizont; Teilchenkinematik in FRW; kinematische Observable

Standardkosmologie II

• Wiederholung der Grundkonzepte der ART; Einstein-Hilbert Wirkung und Feldgleichungen; Energie-Impuls-Impulstensor für perfekte Flüssigkeiten; Einsteingleichungen in FRW Raumzeiten 

Thermische Geschichte des Universums I II III

• Wiederholung der Gleichgewichtsthermodynamik; Energie- und Entropiedichte; Decoupling und freeze-out; Neutrino decoupling
• Baryogenesis; Big Bang Nukleosynthese
• CMB; thermische Abundanz der WIMPsInflation I

Inflation I II III

• Mängel des Hot Bing Bang Modells; Grundbild der Inflation; Inflation und Skalarfelder
• Dynamik der slow-roll Inflation; inflationäres model building; Reheating
• Quantenfluktuationen des Infaltonfeldes; Krümmungs- und Dichtestörungen durch Inflation; Kontakt zu Beobachtungen

Kosmologische Störungstheorie I II

• Grundlagen: Störungen der Metrik und des Energie-Impulstensors; Primordiale Gravitationswellen; Strahlung und CDM Störungen
• Postinflationäre Evolution der CDM und Strahlungsstörungen; Materie-Energiespektrum; Jeanslänge und -masse; nichtlineare Theorie: sphärisches Kollapsmodell; weitere Bemerkungen

Quintessenz & erweiterte Gravitationsmodelle

qBOUNCE Experiment

• Test der Gravitation mit Quanteninterferenz-experimenten
  
• Beste Grenzen auf Dark Energy Modelle
• Ist die Gravitation eine entropische Kraft

unsere Methoden

unsere Methoden

unsere Methoden

Prüfung