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Fluctuations in a Quintessence Universe

Karwan, Khamphee

German Title: Fluktuationen in einem Quintessenz-Universum

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Abstract

Wir diskutieren die Entwicklung und Effekte von Quintessenzfluktuationen in einem FRW und inflationaearem Universum. Nachdem wir die Prinzipien der kosmologischen Stoeorungstheorie eingefuehrt haben, geben wir Entwicklungsgleichungen fuer metrische, Materie- und Quintessenzfluktuationen an. Wir verwenden diese Gleichungen, um die Entwicklung von Quintessenzfluktuationen in einem FRW Universum zu studieren. Die Fluktuationen in einem Exponentialpotentialmodell mit nicht-kanonischem kinetischen Term k\"onnen das CMB Leistungsspektrum bei niedrigen Multipolen sowohl erhoehen als auch erniedrigen, vorausgesetzt das Quintessenzfeld bleibt bis heute eingefroren. In unserer Analyse benoetigen wir keinen Mechanismus zur Verstaerkung der Feldfluktuationen. Um zu ueberpruefen, ob das Quintessenzfeld bis heute eingefroren sein kann, betrachten wir dessen Entwicklung waehrend der Inflation. Waehrend der Inflation wird der Erwartungswert des Quintessenzfeldes zu groesseren Werten hin verschoben. Dadurch ist der Erwartungswert zu Beginn der Strahlungsdominierten Phase gross genug, um die Quintessenz bis heute eingefroren zu lassen. Schliesslich studieren wir Einschraenkungen an die Entwicklung der Dunklen Energie durch Beobachtungsdaten. Wir verwenden hierzu eine Parametrisierung, welche von Wetterich vorgeschlagen wurde. Wir erhalten w_0<-0.9 und b<0.75 zu 68% Aussagewahrscheinlichkeit von SNe Ia Daten und w_0<0.81 and b<0.37 zu 68% Aussagewahrscheinlichkeit mittels CMB+LSS+HST Daten.

Translation of abstract (English)

In this thesis, we discuss the evolution and effects of quintessence fluctuations in a FRW and inflationary universe. After introducing the fundamental ideas of cosmological perturbation theory, we give the evolution equations for metric, matter and quintessence fluctuations. We use these equations to study the evolution and effects of quintessence fluctuations in a FRW universe. The fluctuations in an exponential quintessence model with non-canonical kinetic term can suppress or enhance the CMB power spectrum at low multipoles, if the quintessence field is frozen until the present epoch. In our analysis, we do not need any mechanism for amplifying the field fluctuations. To check whether the quintessence field can be frozen until the present epoch, we consider its evolution during inflation. During inflation, the mean value of the quintessence field is driven towards a large value by its quantum fluctuations. As a result, the value of the quintessence field at the beginning of radiation domination is large enough to keep the quintessence field frozen until the present epoch. Finally, we study observational constraints on the dark energy evolution using a parameterization proposed by Wetterich. We obtain w_0<-0.9 and b<0.75 at 68% confidence level for SNe Ia data, and w_0<0.81 and b<0.37 at 68% confidence level for CMB+$LSS+HST data.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Wetterich, Professor Christof
Date of thesis defense: 14 February 2006
Date Deposited: 01 Mar 2006 13:42
Date: 2006
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute for Theoretical Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Kosmologie
Uncontrolled Keywords: Dunkle Energie , QuintessenzDark Energy , Quintessence
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