Ders AdıKodu Yerel KrediAKTS Ders (saat/hafta)Uygulama (saat/hafta)Laboratuar (saat/hafta)
Kozmolojiye Giriş FIZ112335300
ÖnkoşullarYok
YarıyılGüz, Bahar
Dersin Diliİngilizce, Türkçe
Dersin SeviyesiLisans
Dersin TürüSeçmeli @ Fizik Lisans Programı (%30 İngilizce)
Ders KategorisiUzmanlık/Alan Dersleri
Dersin Veriliş ŞekliYüz yüze
Dersi Sunan Akademik BirimFizik Bölümü
Dersin KoordinatörüMurat Hüdaverdi
Dersi Veren(ler)Murat Hüdaverdi
Asistan(lar)ı
Dersin AmacıBu dersin amacı, öğrencilere Evren'in kökeni, evrimi ve büyük ölçekli yapısının bilimsel çalışmasına kapsamlı bir giriş sunmaktır. Dersin amacı kozmik mesafe merdiveni ve genişleyen evrenin keşfi de dahil olmak üzere kozmolojinin tarihsel ve gözlemsel temelleriyle başlayıp ardından, evrenin dinamiklerini tanımlamak için gereken genel göreliliğin teorik çerçevesini (Friedmann denklemleri) geliştirmektir. Bir başka hedef, Büyük Patlama Nükleosentezi, kozmik mikrodalga arka plan ışıması ve büyük ölçekli yapıların oluşumu da dahil olmak üzere sıcak Büyük Patlama modelini incelemek ve karanlık madde ve karanlık enerjiye dair kanıtların derinlemesine tartışılmasıdır. Ders, enflasyon ve çoklu evren gibi çözülmemiş sorunların ve spekülatif fikirlerin incelenmesini amaçlamaktadır.
Dersin İçeriğiEvrenin kökeni, evrimi ve yapısı; genişleyen evren; kozmik mikrodalga arka plan ışıması; genel görelilik kuramı; Friedmann denklemleri; Büyük Patlama; Nükleosentez; karanlık madde; karanlık enerji.
Ders Kitabı / Malzemesi / Önerilen Kaynaklar
  • Ryden, B. Introduction to Cosmology. 2nd ed. Cambridge University Press, 2017.
Opsiyonel Program BileşenleriYok

Ders Öğrenim Çıktıları

  1. Standart Büyük Patlama modelinin ve modern kozmolojinin temelini oluşturan kozmolojik ilkelerin tarihsel gelişimini ve destekleyici kanıtlarını açıklayabileceklerdir.
  2. Kozmik mesafe merdiveni yöntemlerini kullanarak galaksilerin mesafelerini ve uzaklaşma hızlarını hesaplayabileceklerdir.
  3. Robertson-Walker metriğinin anlamı ve kullanımı da dahil olmak üzere, kozmolojiyi şekillendiren Genel Görelilik'in temel ilkelerini açıklayabileceklerdir.
  4. Evrensel genişlemeyi modellemek ve açık, kapalı ve düz evrenlerin evrimini tahmin etmek için Friedmann denklemlerini çözebileceklerdir.
  5. Evrenin termal tarihini, nükleosentez, rekombinasyon ve Kozmik Mikrodalga Arkaplan (CMB) radyasyonunun kökeni gibi önemli olaylarla birlikte açıklayabileceklerdir.
  6. CMB'deki anizotropilerin önemini ve evrenin bileşimi, geometrisi ve başlangıç koşulları için nasıl kanıt sağladıklarını açıklayabileceklerdir.
  7. Evrenin temel bileşenleri olan baryonik madde, karanlık madde ve karanlık enerjinin kanıtları ve önerilen özellikleri arasında ayrım yapabileceklerdir.
  8. Başlangıç koşulları problemi gibi modern kozmolojideki önemli sorunları ve kozmik enflasyonun önerdiği çözümleri belirleyebilecektir.

Ders Öğrenim Çıktısı & Program Çıktısı Matrisi

DÖÇ-1DÖÇ-2DÖÇ-3DÖÇ-4DÖÇ-5DÖÇ-6DÖÇ-7DÖÇ-8
PÇ-1--------
PÇ-2--------
PÇ-3--------
PÇ-4--------
PÇ-5--------
PÇ-6--------
PÇ-7--------
PÇ-8--------
PÇ-9--------
PÇ-10--------
PÇ-11--------
PÇ-12--------

Haftalık Konular ve İlgili Ön Hazırlık Çalışmaları

HaftaKonularÖn Hazırlık
1Konu Anlatımı: Kozmik Manzara; Kozmoloji Nedir?Evrenin Ölçeği; Gece Gökyüzü: Yıldızlar, Galaksiler ve Kümeler; Kozmolojik İlke (Homojenlik ve İzotropi) konularına dair bilgilerin hatırlanması ve etkinleştirilmesi. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 1.
2Konu Anlatımı: Evrenin Ölçülmesi. Ödev 1: Mesafeler ve Hubble Yasası.Kozmik Mesafe Merdiveni: Paralaks, Standart Mumlar (Sefeidler, Tip Ia Süpernovalar); Akı, Parlaklık ve Mesafe; Doppler Etkisi ve Kırmızıya Kayma; Hubble Yasası ve Genişleyen Evren konularına dair bilgilerin hatırlanması ve etkinleştirilmesi. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 2.
3Konu Anlatımı: Kozmoloji için Genel Göreliliğin Temelleri.Newton Yerçekiminin Ötesinde; Eşdeğerlik İlkesi; Eğri Uzay-Zaman ve Metrik; Homojen, İzotropik Bir Evren için Robertson-Walker Metriği konularına dair bilgilerin hatırlanması ve etkinleştirilmesi. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 3.
4Konu Anlatımı: Evrenin Dinamikleri. Ödev 2: Friedmann denklemleri üzerine.Friedmann Denklemleri; Kritik Yoğunluk ve Yoğunluk Parametresi (Ω); Kozmik Akışkan Denklemleri: Madde, Radyasyon ve Karanlık Enerji; Ölçek Faktörü a(t) konularına dair bilgilerin hatırlanması ve etkinleştirilmesi. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 4, 5, 1.
5Konu Anlatımı: Kozmolojik Modeller.Farklı Evrenler İçin Friedmann Denklemlerinin Çözümü: Açık, Kapalı, Düz; Einstein-de Sitter Evreni; Lemaitre Modeli; Kozmik Zaman, Geriye Dönük Zaman ve Evrenin Yaşı konularına dair bilgilerin hatırlanması ve etkinleştirilmesi. Kaynak: 1. Ders Kitabı, Bölüm 5.
6Konu Anlatımı: Evrenin Termal Tarihi.Sıcak Bir Plazma Olarak Evren; Kırmızıya Kayma ve Sıcaklık; Parçacık-Antiparçacık Donması; Nötrino Ayrışması; İlkel Nükleosentez: İlk Üç Dakikalar konularına dair bilgilerin hatırlanması ve etkinleştirilmesi. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 6.0-6.2.
7Konu Anlatımı: Kozmik Mikrodalga Arkaplanı (CMB).CMB'nin Tahmini ve Keşfi; Rekombinasyon ve Son Saçılmanın Yüzeyi; Kara Cisim Spektrumu; Evrenin şeffaflaşması konularına dair bilgilerin hatırlanması ve etkinleştirilmesi. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 6.3, 7.1.
8Ara Sınav 1
9Konu Anlatımı: CMB Anizotropileri ve Enflasyon. Problem Çözümleri (15 dk): Enflasyon Teorisi: Klasik Problemlerin Çözümü.CMB'deki Anizotropiler: Düzlük, Bileşim ve Dalgalanmalar konularına dair bilgilerin hatırlanması ve etkinleştirilmesi. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 9, 10.1-10.3.
10Konu Anlatımı: Karanlık Madde.Galaksi Dönme Eğrilerinden Elde Edilen Kanıtlar; Galaksi Küme Kütleleri (Virial Teoremi, Kütleçekimsel Merceklenme); Yapı Oluşumu: Soğuk Karanlık Maddenin Rolü; Karanlık Madde Adayları (WIMP'ler, Aksiyonlar vb.) konularına dair bilgilerin hatırlanması ve etkinleştirilmesi. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 8.1-8.3.
11Konu Anlatımı: Karanlık Enerji ve Hızlanan Evren. Ödev 3: Karanlık madde ve karanlık enerji üzerine.Kozmolojik Sabit (Λ); Süpernova Gözlemleri ve İvmenin Keşfi; Karanlık Enerji Durum Denklemi (w); Evrenin Kaderi konularına dair bilgilerin hatırlanması ve etkinleştirilmesi. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 8.4, 8.5.
12Konu Anlatımı: Yapının Büyümesi.Şişmeden Kaynaklanan İlkel Bozulmalar; Yerçekimi Kararsızlığı; Küçük Dalgalanmalardan Galaksilere; Evrenin Büyük Ölçekli Yapısı konularına dair bilgilerin hatırlanması ve etkinleştirilmesi. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 7.2, 7.3, 11.1- 11.2.
13Konu Anlatımı: Evrenin İlk Dönemi.Birleştirici Kuvvetler: Büyük Birleşik Teoriler (BUT'ler); Kuantum Yerçekimi ve Sicim Teorisine Giriş konularına dair bilgilerin hatırlanması ve etkinleştirilmesi. Kaynak: 1. Ders Kitabı, Bölüm 12.1-12.3
14Konu Anlatımı: Sınırlar ve Açık uçlu sorular.Çoklu Evren Hipotezi; Karanlık Madde ve Karanlık Enerjinin Doğası; Evrenin Nihai Kaderi; Uzun Vadeli Gelecek, "Isı Ölümü", ve Tekillik konularına dair bilgilerin hatırlanması ve etkinleştirilmesi. Kaynak: Eğitmen tarafından sağlanan derleme makaleleri.
15Konu Anlatımı: Derleme ve Sentez.İlk Dakikadan Günümüze Noktaları Birleştirme; Kozmolojinin Standart Modeli (ΛCDM Modeli); Başlıca Gözlemsel Görevler (Planck, JWST, DESI, LIGO); Kozmolojinin Geleceği konuları hakkında ön araştırma.
16Final

Değerlendirme Sistemi

EtkinliklerSayıKatkı Payı
Devam/Katılım
Laboratuar
Uygulama
Arazi Çalışması
Derse Özgü Staj
Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği15
Ödev525
Sunum/Jüri
Projeler
Seminer/Workshop
Ara Sınavlar130
Final140
Dönem İçi Çalışmaların Başarı Notuna Katkısı
Final Sınavının Başarı Notuna Katkısı
TOPLAM100

AKTS İşyükü Tablosu

EtkinliklerSayıSüresi (Saat)Toplam İşyükü
Ders Saati143
Laboratuar
Uygulama
Arazi Çalışması
Sınıf Dışı Ders Çalışması143
Derse Özgü Staj
Ödev53
Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği15
Projeler
Sunum / Seminer
Ara Sınavlar (Sınav Süresi + Sınav Hazırlık Süresi)115
Final (Sınav Süresi + Sınav Hazırlık Süresi)125
Toplam İşyükü :
Toplam İşyükü / 30(s) :
AKTS Kredisi :
Diğer NotlarYok