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Academic Year: 2025/26

628 - Master's Degree in Physics of the Universe: Cosmology, Astrophysics, Particles and Astroparticles

68355 - Cosmology I: the early Universe


Teaching Plan Information

Academic year:
2025/26
Subject:
68355 - Cosmology I: the early Universe
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
628 - Master's Degree in Physics of the Universe: Cosmology, Astrophysics, Particles and Astroparticles
ECTS:
6.0
Year:
01
Semester:
First semester
Subject type:
Optional
Module:
---

1. General information

Cosmology has entered an era of precision with the establishment of the "Lambda-CDM" model as the explanation for a large number of observations on different scales in our universe.

The goal is to learn about this model, which contains ingredients beyond the so-called "standard model" of particle physics, such as dark matter and dark energy. The mechanism of inflation and the thermal history of the universe will also be studied. 

This subject, together with Cosmology II: Structure Formation in the Universe and General Relativity and Gravitational Waves, is part of the subject Cosmology and Relativity.

2. Learning results

Upon completion of this subject, the student will be able to:

  • Know Hubble's law, the description of the expansion of the universe using co-moving coordinates and the measurement of distances in terms of redshift.
  • Deduce the evolution of the scale factor in situations of radiation or matter dominance, or of a cosmological constant.
  • Manage the different forms of the space-time metric for the three types of spatial geometries of the universe.
  • Know the parameters of the Lambda-CDM cosmological model and how they are obtained from experimental observations.
  • Describe the thermal history of the universe and primordial nucleosynthesis, as well as the generic conditions for the mechanisms of baryogenesis.
  • State the horizon problem and know the fundamentals of inflationary theories.

3. Syllabus

I. INTRODUCTION

Scales in the universe
2. Observational properties of the universe

II. HOT BIG-BANG MODEL
3. Space-time geometry
4. Geodesics
5. Distances
6. Dynamics: Friedmann equations
7. Λ-CDM model

III. INFLATION
8. Problems of the Hot Big-Bang
9. Before the big-bang
10. The physics of inflation

IV. THERMAL HISTORY OF THE UNIVERSE
11. Main picture
12. Equilibrium
13. Beyond equilibrium

4. Academic activities

  • Participation and attendance to lectures, either in person or telematically.
  • Case analysis, sharing and debate on the contents of the subject.
  • Solving problems related to the contents of the subject.
  • Practical computing classes
  • Writing and submission of works.
  • Production and oral presentation of works.
  • Face-to-face or telematic tutoring.
  • Individual study.
  • Written or oral assessment tests

5. Assessment system

5. Assessment system

Assessment activities:

  • Assessment of reports and written work: (30%).
  • Assessment of case analysis, problem solving, questions and other activities (20%)
  • Assessment of oral presentations of work: (20%).
  • Assessment of the evaluation tests: (30%).

The final grade will be obtained according to the percentage assigned to each assessment activity. To pass the subject, this final grade must be equal to or higher than 5.0 and no lower than 4.0 in each of the activities.

The subject has been designed for students who attend the classroom classes and perform the assessment activities described above. However, there will also be an assessment test for those students who have not taken the evaluation activities or have not passed them.

This global assessment test will be held on the dates established by the Faculty of Sciences and will consist of an assessment of the same learning results as those in the continuous assessment tests.

 

6. Sustainable Development Goals

4 - Quality Education


Curso Académico: 2025/26

628 - Máster Universitario en Física del Universo: Cosmología, Astrofísica, Partículas y Astropartículas

68355 - Cosmología I: el Universo temprano


Información del Plan Docente

Año académico:
2025/26
Asignatura:
68355 - Cosmología I: el Universo temprano
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
628 - Máster Universitario en Física del Universo: Cosmología, Astrofísica, Partículas y Astropartículas
Créditos:
6.0
Curso:
01
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información básica de la asignatura

La cosmología ha entrado en una era de precisión estableciéndose el modelo "Lambda-CDM" como explicación a una gran cantidad de observaciones a distintas escalas sobre nuestro universo.

El objetivo es conocer este modelo, que contiene ingredientes que van más allá del llamado "modelo estándar" de la física de partículas, como la materia y la energía oscuras. También se estudiarán el mecanismo de inflación, y la historia térmica del universo. 

Esta asignatura se encuadra, junto con Cosmología II: formación de estructuras en el universo, y Relatividad general y ondas gravitacionales, en la materia Cosmología y relatividad.

2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados:

  • Conocer la ley de Hubble, la descripción de la expansión del universo mediante coordenadas comóviles y la medida de distancias en términos del "redshift" o corrimiento al rojo.
  • Deducir la evolución del factor de escala en situaciones de dominio de radiación o materia, o de una constante cosmológica.
  • Manejar las distintas formas de la métrica del espacio-tiempo para los tres tipos de geometrías espaciales del universo.
  • Saber cuáles son los parámetros del modelo cosmológico Lambda-CDM y cómo se obtienen a partir de las observaciones experimentales.
  • Describir la historia térmica del universo y la nucleosíntesis primordial, así como las condiciones genéricas para los mecanismos de bariogénesis.
  • Enunciar el problema del horizonte y conocer los fundamentos de las teorías inflacionarias.

3. Programa de la asignatura

I. INTRODUCCIÓN
1. Escalas en el Universo
2. Propiedades observacionales del Universo
 
II. EL MODELO DEL BIG BANG CALIENTE
3. Geometría del espacio-tiempo
4. Geodésicas
5. Distancias
6. Dinámica: ecuaciones de Friedmann
7. El modelo Λ-CDM
 
III. INFLACIÓN
8. Problemas del Big Bang caliente
9. Antes del Big Bang
10. La física de la inflación
 
IV. HISTORIA TÉRMICA DEL UNIVERSO
11. Visión general
12. Equilibrio
13. Más allá del equilibrio

4. Actividades académicas

  1. Participación y asistencia a lecciones magistrales de forma presencial o telemática.
  2. Análisis de casos, puesta en común y debate sobre los contenidos de la asignatura.
  3. Resolución de problemas relacionados con los contenidos de la asignatura.
  4. Realización de prácticas de computación.
  5. Realización y presentación escrita de trabajos.
  6. Realización y presentación oral de trabajos.
  7. Tutorías de forma presencial o telemática.
  8. Estudio individual.
  9. Pruebas de evaluación escrita u oral.

5. Sistema de evaluación

Actividades de evaluación:

  • Valoración de informes y trabajos escritos (30%)
  • Valoración de análisis de casos, resolución de problemas, cuestiones y otras actividades (20%)
  • Valoración de exposiciones orales de trabajos (20%)
  • Valoración de las pruebas de evaluación (30%)

La nota final se obtendrá según el porcentaje asignado a cada actividad de evaluación. Para superar la asignatura, esta nota final debe ser igual o superior a 5.0 y no inferior a 4.0 en cada una de las actividades.

La asignatura ha sido diseñada para estudiantes que asistan a las clases presenciales en el aula y realicen las actividades de evaluación anteriormente expuestas. Sin embargo, habrá también una prueba de evaluación para aquellos estudiantes que no hayan realizado las actividades de evaluación o no las hayan superado.

Esta prueba de evaluación global se realizará en las fechas establecidas por la Facultad de Ciencias y consistirá en una evaluación de los mismos resultados de aprendizaje que en las pruebas de evaluación continua.

6. Objetivos de Desarrollo Sostenible

4 - Educación de Calidad