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Abstract

Nichtlokale Gravitationstheorien sind Versuche Quantenkorrekturen in die Einstein-Hilbert-Wirkung miteinzubeziehen. Dies ist ein eleganter Weg, um offene Fragen der Allgemeinen Relativitätstheorie anzugehen. In dieser Dissertation haben wir hauptsächlich infrarot-relevante, nichtlokale Modifikationen von Gravitation als mögliche Quelle für die beschleunigte Expansion des Universums zu späten Zeiten untersucht. Wir zeigen, dass, wenn diese Korrekturen in der Effektiven Wirkung mit einer infrarot-relevanten Größenordnung auftreten, sie zu einer validen Kosmologie zu späten Zeiten führen können, die sowohl auf dem Hintergrund- als auch den Störungsniveaus mit allen beobachteten Daten übereinstimmt. Überdies können manche dieser Modelle besser mit den beobachteten Daten übereinstimmen als das LambdaCDM Standardmodell. Wir haben auch Probleme untersucht, die mit der theoretischen Formulierung nichtlokaler Gravitationsmodelle assoziiert werden, wie beispielsweise die Rolle der Anfangsbedingungen für die Lösungsräume. Wir haben herausgefunden, dass eine unvorsichtige Behandlung der Anfangsbedingungen zu einem Übersehen mancher physikalisch sinnvoller Lösungen führen kann. Desweiteren haben wir die Frage nach den klassischen Instabilitäten in tensoriellen nichtlokalen Gravitationsmodelle untersucht, woraus wir schließen, dass neue Mechanismen oder Symmetrien eingeführt werden müssen, um die Gültigkeit dieser Modelle zu etablieren.

Translation of abstract (English)

Theories of nonlocal gravity are attempts to include quantum corrections into the Einstein-Hilbert action. Inclusion of these corrections is an elegant way to address open issues within General Relativity. In this thesis, we have primarily studied infrared-relevant nonlocal gravity modifications as a possible source for the late time accelerated expansion of the Universe. We show that if these correction appear in the effective action with an infrared-relevant scale, they can lead to a valid late time cosmology, which is in agreement with all observational data, both at background and perturbation levels. Moreover, some of these models can have even better agreement with observational data than the standard LambdaCDM model. We have also investigated problems associated with the theoretical formulation of nonlocal gravity models, namely the role of initial conditions on their solution spaces. We have found that if not treated carefully this can lead to the overlook of some valid physical solutions. The question of classical instabilities in tensorial nonlocal gravity models has also been studied, where we conclude that inclusion of some new mechanisms or symmetries is needed to render these models valid.