Beobachtende Kosmologie
Observational Cosmology

1. Grundlegende Gleichungen, allgemeinrelativistische Kosmologie

2. Die Bausteine des Universums

3. Kosmische Expansion und die Messung kosmologischer Entfernungen

4. Die Hubble Konstante

5. Der Urknall und das frühe Universum

6. Der Urknall und die Elemententstehung

7. Probleme der Urknalltheorie, Inflation

8. Der kosmische Mikrowellenhintergrund, und was er misst

9. Das Universum nach der Rekombination

10. Dunkle Materie und das Anwachsen von Strukturen

11.Dunkle Energie und  Expansionshistorie des Universums

12. Konkordanzkosmologie und Alternativen

Nach der erfolgreichen Teilnahme an dem Modul sind die Studierenden in der Lage:

1. die Grundlagen der modernen Kosmologie zu bennen und kritisch zu hinterfragen;

2. die Methoden zur Bestimmung kosmologischer Parameter zu verstehen und gegebenenfalls anzuwenden;

3. die im Universum auf großen Skalen beobachteten Strukturen und deren wesentliche Eigenschaften zu benennen;

4. die Gründe für die Existenz dieser Strukturen und ihrer Entwicklung zu erklären;

5. die Argumente für die Existenz einer 'Dunklen Materie' und 'Dunklen Energie' zu verstehen;

6. die Rolle der Kosmologie im Rahmen der Astronomie, Astrophysik und Teilchenphysik zu benennen.

Mindestens vier Semester Physik-Bachelorstudium.
 

In Vorlesungen werden die Lerninhalte durch frontalen Unterricht in didaktischer, strukturierter und umfassender Form präsentiert. Dabei werden aus dem breiten Gebiet der Kosmologie vor allem elementares Wissen anhand von Beispielen aber auch aktuellen Themen, selektiv und fokussiert behandelt. Universelle methodische und physikalische Konzepte werden durch Querbezüge aufgezeigt. Bei zentralen Sachverhalten werden die Studierenden mittels wissenschaftlicher Diskussion einbezogen, um das eigenständige analytisch-physikalische Denkvermögen zu fördern.Regelmäßiger Besuch der Vorlesungen wird daher dringend empfohlen.

Das geistige Durchdringen des Vorlesungsstoffes soll durch gelegentliche  freiwilligen Aufgaben und durch Selbststudium der eigenen Notizen aus der Vorlesung sowie angegebener Lehrbücher und aktueller Übersichtsartikel in der Fachliteratur erfolgen. Diese Nachbereitung des Stoffes ist unverzichtbar, um die Lehrinhalte zu vertiefen. Nur so können die Studierenden als
Lernergebnis das Gelernte verstehen und selbstständig erklären und anwenden.

Tafelanschrieb und Computerpräsentation, Notizen und Online-Material.

• S. Dodelson: Modern Cosmology, Academic Press 2003
• J. Peacock: Cosmological Physics, Cambridge University Press, 2005
• P. Schneider: Extragalactic Astronomy and Cosmology: An Introduction, Springer, 2014
• S. Weinberg: Cosmology, Oxford University Press, 2008

Es findet eine mündliche Prüfung von 30 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen, Abruf einfacher Formeln zur Erfassung elementarer Zusammenhänge und einfacheBeispielrechnungen überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

• Voraussetzungen für die Gültigkeit der Robertson-Walker Metrik und der Frieman-Gleichungen
• Beschreibung von Methoden zur Messung kosmologischer Entfernungen
• Physikalische/astrophysikalische Argumente für die Existenz einer 'dunklen Materie'
• Physikalische/astrophysikalische Argumente für die existenz einer 'dunklen Energie'
• Teilchenphysikandidaten für die 'dunkle Materie'