English Title: Braneworld Cosmology as an Alternative Explanation of Dark Energy

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Abstract

Diese Arbeit beschäftigt sich mit einer Theorie, der Branenkosmologie, die neben den üblichen vier Raumzeitdimensionen noch eine weitere Dimension annimmt. Demnach wäre die uns bekannte Raumzeit eine Hyperebene (die Bran), die in eine fünfdimensionale Mannigfaltigkeit (den Bulk) eingebettet ist. Diese Bran kann von Materiefeldern nicht verlassen werden. Die fünfte Dimension, die entweder raum- oder zeitartig sein kann, hat allerdings Einfluss auf das Expansionsverhalten des Universums und kann somit als dunkle Energie wirken. Neben den in der Standardkosmologie auftretenden Dichteparametern tauchen in der Branenkosmologie nämlich drei zusätzliche Parameter auf, die dafür sorgen, dass sich bestimmte Branenmodelle innerhalb großer Rotverschiebungsintervalle wie andere Modelle dunkler Energie verhalten, dabei allerdings einige Probleme, die in diesen Theorien auftauchen, vermeiden. Schließlich werden noch einige Methoden vorgestellt, mit denen kosmologische Modelle getestet werden können. Abschließend werden dann mit Hilfe dieser kosmologischen Tests Einschränkungen für die Parameterwerte des Branenmodells vorgenommen und die Verträglichkeit dieser Theorie mit den Beobachtungsdaten überprüft.

Translation of abstract (English)

In this work, a theory is considered - the braneworld cosmology - in which, in addition to the well-known four space-time dimensions, a fifth dimenion is assumed. According to this theory, we live on a fourdimensional hypersurface, the brane, which is embedded in a fivedimensional manifold, the bulk. Ordinary matter fields are constrained to the brane. But the fifth dimension, which can be spacelike or timelike, influences the expansion history of the universe and thus acts as a form of dark energy. In addition to the density parameters used in standard cosmology, three more parameters are needed to describe braneworld cosmology. Due to these parameters certain braneworld models act like other models of dark energy within a large redshift range. At the same time some of the problems inherent to those models are avoided. Then some methods are introduced which can be used to test different cosmological models. Finally, using those tests the parameter values of the braneworld model are constrained using observational data.