Introducción a Partículas, Astrofísica y Cosmología - Segundo semestre de 2019

Asignatura del cuarto año de la carrera de Profesorado en Física Universidad Nacional de Río Negro

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Clases

Guías de ejercicios

Materiales

Objetivo

Adquirir una perspectiva del estado actual de la Física de Partículas, la Astrofísica y la Cosmología, a un nivel introductorio y que produzca las herramientas para su implementación en el aula de escuelas medias.

Contenidos mínimos

Los contenidos mínimos establecidos por el Plan de Estudios de la carrera para este curso son los siguientes:

Estrellas y galaxias. Evolución de las estrellas nacimiento y muerte de las estrellas. Relatividad general: gravedad y la curvatura del espacio. El universo en expansión. El Big-Bang y el fondo cósmico de microondas. El modelo estándar cosmológico. Los primeros tiempos del universo

Programa

Primer módulo

9 encuentros: del Jueves 08 de Agosto al Jueves 04 de Octubre

Unidad 1: Todo es relativo

4 encuentros: desde el Jueves 08/Ago al Jueves 30/Ago

Relatividad Especial. Introducción. Cinemática y Dinámica Relativista. Física de Partículas (1ra parte). Radiactividad. Planck, Bosones y Fermiones. Interacciones fundamentales.

Unidad 2: Calido y Frío

5 encuentros desde el Jueves 06/Sep al Jueves 04/Oct

Estrellas. Astronomía Observacional: sistemas de coordenadas y mapas estelares. Radiación de Cuerpo Negro. Ley de Eddington, Clasificación estelar, Diagrama H-R. Objetos Compactos y evolución estelar. Planetas. Planetas y Exoplanetas. Vida en el Universo: Astrobiología. Galaxias. Modelos y formación. Ejemplos: La Vía Láctea, Otras Galaxias, GalaxyZoo

Segundo módulo

7 encuentros: del Jueves 11/Oct al Jueves 22/Nov

Unidad 3: No es lo que se ve, sino lo que se palpa

3 encuentros desde el Jueves 11/Oct al Jueves 25/Oct

Relatividad General. Introducción y conceptos básicos. Modelo de Friedman-Lemaître-Robertson-Walker. El error de Einstein. Modelos del Universo. Formación de estructuras. Midiendo distancias. Corrimiento al rojo. El universo en expansión

Unidad 4: Allá lejos y hace tiempo

4 encuentros desde el Jueves 01/Nov al Jueves 22/Nov

El modelo cosmológico estándar. Modelo de Alpher, Bethe & Gamow. El fondo de microondas. Modelo LCDM. Historia térmica del universo. El Big Bang. Primeros segundos del universo. Épocas térmicas de tiempo, inflación, recombinación. Evolución futura del universo. ¿El fin...?

Bibliografía obligatoria y complementaria

• An Introduction to Modern Astrophysics; Carrol Bradley and Ostille Dale; 2nd Edition; Addison Wesley; 2006; ISBN 978-0805304022
• El Significado de la Relatividad; Albert Einstein; S.L.U. Espasa; 1921; ISBN 9788467029710
• Física Universitaria Vol 2, Cap 37; Hugh Young y Roger Freedman (Sears y Semansky); 13ma Edición; Addison Wesley; 2015; ISBN 9786073221245
• The Nature of Space and Time; Stephen Hawkings and Roger Penrose; Princeton University Press; 2010; ASIN: B003VPWWC0
• Breve Historia del Tiempo; Stephen Hawkings; Paidos; 1988; ISBN 9786079377373
• Física de las noches estrelladas: Astrofísica, Relatividad y Cosmología; Eduardo Battaner; Tusquets Editores; 2011; ISBN: 9788483833421
• Qué es la vida?; Erwin Schrödinger; Salamanca; 2005.
• Juego A slower speed of light, una visión de como se vería el mundo a velocidad cercanas a la velocidad de la luz; MIT Game Lab; 2013
• Stellarium, un planetario de código abierto, multiplataforma y gratuito, 2018

Evolución de la cursada

• 01/16, U01C01V, 16/08/2018: Introducción general. Sistemas de coordenadas. La relatividad de Galileo. El experimento de Michelson y Morley. Interpretación de Einstein.
• 02/16, U01C02V, 29/08/2018: Cinemática relativista: postulados de la Relatividad Especial, Transformaciones de Lorentz, Regla de suma de velocidades, contracción espacial y dilatación temporal
• 03/16, U01C03P, 05/09/2018: Dinámica relativista: tiempo propio, principios de conservación relativistas, masa, energía y cantidad de movimiento, invariantes relativistas.
• 04/16, U01C04P, 06/09/2018: Relatividad y cuántica, el mar de dirac, materia y antimateria. El Universo Radiactivo: procesos radiactivos, ley de decaimiento exponencial, tipos y características de decaimientos radiactivos.
• 05/16, U01C05V, 12/09/2018: Decaimientos alfa, beta y gamma. Conservación de la energía en el decaimiento beta. El descubrimiento del neutrino. Repaso Unidad 01.
• 06/16, U02C01V, 26/09/2018: Astronomía de posición, 1ra parte: sistemas de coordenadas: cordenadadas acimutales, coordenadas ecuatoriales horarias, coordenadas acimutales.
• 07/16, U02C02V, 03/10/2018: Astronomía de posición, 2da parte: Cartas celestes, Planetarios, Magnitudes estelares: escala moderna, magnitud aparente y magnitud absoluta
• 08/16, U02C03P, 10/10/2018: El cielo nocturno, trabajo con Stellarium.
• 09/16, U02C04P, 11/10/2018: Estrellas. El Sol como referencia. Estrellas como cuerpo negro. Color y temperatura. Espectros estelares. Clasificación espectral. Luminosidad. Relación masa-luminosidad. Betelgeuse y tamaño estelar.
• 10/16, U02C05V, 17/10/2018: Estrellas: Diagrama Hertzprung-Russel. La secuencia principal. Estrellas Wolf-Rayet, subestrellas y enanas marrones. Estructura interna. El pico de Gamow. Fusión nuclear. Procesos de fusión en las estrellas. La cadena p-p. El ciclo CNO.
• 11/16, U02C06V, 24/10/2018: Estrellas: evolución estelar. Procesos de fusión. Presión de radiación. Evolución estelar. Límite de Chandrasekhar. Muerte estelar: enanas blancas, superovas, estrellas de neutrones y agujeros negros.
• 12/16, U02C07V, 25/10/2018: Leyes de Kepler. El Sistema Solar. Órbitas planetarias. Temperatura orbital. Zona habitable. Exoplanetas. Vida en el Universo.
• 13/16, U03C01V, 31/10/2018: La estructura a gran escala del Universo: Galaxias. La vía Láctea, caracteríticas observacionales. Andrómeda. La forma de las galaxias. Colisión de Galaxias. Clasifiación. El GalaxyZoo. El cúmulo Local. Cúmulos y Supercúmulos galácticos. El gran Atractor. Laniakea. El Universo Observable y el radio de Hubble. Homogeneidad e Isotropía.
• 14/16, U03C02P, 07/11/2018: Relatividad General, 1ra parte: fuerza de gravedad y fuerza eléctrica: una disquisición sobre las cargas. Masa gravitatoria versus masa inercial. Experimentos en una caja: caja en reposo, caja a velocidad constante, caja acelerada, caja en un campo gravitatorio. El principio de equivalencia. Diagramas de espacio tiempo. Espacio tiempo curvo. Corrimiento al rojo gravitatorio. Dilatación temporal.
• 15/16, U04C01V, 14/11/2018: El big bang y cosmología inflacionaria: repaso y significado de la curvatura del espacio-tiempo, efecto doppler, efecto doppler relativista, corrimiento al rojo, medición del corrimiento al rojo de galaxias lejanas, la Ley de Hubble.
• 16/16, U04C02V, 21/11/2018: La expansión del Universo. Interpretación de la expansión. Teorías alternativas. El fondo de radiación de microondas: descubrimiento y significado. Comportamiento de la materia y la energía frente a la expansión. Densidad crítica. Observaciones cosmológicas. Materia y energía oscuras. Expansión acelerada.
• 17/16, U04C03V, 24/11/2018: Evolución térmica del Universo: temperatura y tiempo, procesos, recombinación, nucleosínstesis primogenia, modelo cosmológico, evolución del universo: pasado, presente y futuro. Eras cosmológicas. El fin? - Charlas de cierre.

(C) 2016, 2017, 2018 ... - Hernán Asorey (@asoreyh)

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