Programa de la materia:

Introducción I: Breve historia del universo, resumen de la historia térmica y química (el modelo del Big-Bang, el universo caliente, bariogénesis, leptogénesis, nucleosíntesis, recombinación, era de radiación, era de materia), formación de las primeras estructuras, reionizaión; aspectos observacionales del universo (radiación cósmica de fondo de microondas, la abundancia de elementos en el universo, densidad y temperatura del universo hoy, la aceleración cósmica).

Introducción II: Rudimentos de geometría diferencial, breve introducción a los elementos necesarios de la relatividad general, el principio cosmológico y la métrica de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker, la ecuación de Friedmann. Medición de distancias, medición del corrimiento al rojo; diferentes modelos cosmológicos, curvatura espacial, el horizonte de partícula.

Introducción III: Rudimentos de física estadística. Distribución de Botlzmann, distribución de Bose-Einstein, distribución de Fermi-Dirac. Radiación de cuerpo negro.

Nucleosíntesis primordial: Comentarios sobre bariogénesis y leptogénesis; desacople de neutrinos; la formación de los núcleos atómicos; equilibrio nuclear, condiciones iniciales, producción de elementos livianos (H, He) y las abundancias relativas de elementos primordiales (H, He, Li, Be), cuello de botella del deuterio, reacciones de multi-scattering.

Recombinación: Formación de los átomos; energía de ionización en relación entre abundancia de fotones y partículas cargadas, el desacople de la materia, el último scattering. Recombinación del He; recombinación del H. 

Radiación cósmica de fondo: Revisión del mecanismo de desacople; el último scattering; la radiación cósmica de fondo hoy, observación, anisotropía bipolar; física de partículas y el corte de Greisen-Zatsepin-Kuzmin. Comentarios sobre la reionización ulterior del universo, la exploración del “bosque” de hidrógeno y los resultados para z=5 y z=6. 

Inflación: Una primera visita a la era de la inflación, la necesidad de la introducción de la hipótesis inflacionaria; la resolución de problemas cosmológicos (el universo plano, el universo homogéneo, las condiciones iniciales), los distintos modelos de inflación (inflación antigua de Guth, inflación nueva de Linde et al., inflación caótica de Linde, inflación eterna); breve descripción del cálculo de fluctuaciones, modos escalares (Mukhanov et al., Hawking, …), modos tensoriales, descomposición E-B, comentarios sobre la reciente detección de modos B y ondas gravitacionales primordiales.

El universo dominado por materia: Astrofísica a gran escala, la (in)variabilidad de las constantes fundamentales en la historia del universo; la materia oscura; medición de distancias, luminosidad, corrimiento al rojo.

El universo dominado por la energía oscura: la expansión acelerada del universo, observación de supernovas de alto corrimiento al rojo, la evidencia debido a la oscilación acústica de bariones; modelos de energía oscura.

Más sobre la inflación: Una segunda visita a la era de la inflación; perturbaciones en densidad, pequeñas inhomogeneidades, formación de estructuras, el espectro de Harrison-Zel’dovich, los resultados recientes para el índice n_s; el problema de las condiciones iniciales; recalentamiento y pre-calentamiento.

Miscelánea I: Aspectos observacionales; los resultados de las misiones WMAP9 y PLANCK2013; estado actual de los parámetros cosmológicos y las restricciones sobre los distintos modelos teóricos. Los resultados recientes de BICEP2 y los venideros de PLANCK. 

Miscelánea II: Aspectos especulativos; más sobre inflación, principio antrópico, la inflación eterna y el multiverso; modelos con dimensiones extra y la radiación oscura; la cosmología cuántica, ecuación de Wheeler-deWitt, la función de onda del universo de Hartle-Hawking, correspondencia dS/CFT.