In dieser Arbeit wird eine systematische Methode gegeben um die Amplituden in (skalarer) Quantenelektrodynamik und nicht-Abelsche Eichtheorien in Schwinger-parametrische Form zu schreiben. Dies wird erreicht in dem der Zähler der Feynmanregeln im Impulsraum in einem Differentialoperator umgewandelt wird. Dieser Differentialoperator wirkt dann auf den parametrichen Integranden der skalaren Theorie. Für die QED ist das am einfachsten, weil die Leibnizregel hier nicht nötig ist. Im Fall der sQED und den nicht-Abelsche Eichtheorien stehen die Beiträge der Leibnizregel in Verbindung mit 4-valente Vertices. Eine andere Eigenschaft dieser Methode ist, dass mit dem hier benutzten Renormierungsschema die Subtraktionen für 1-scale Graphen signifikante Vereinfachungen verursachen. Weiterhin wurden die Ward-Identitäte für die genannten drei Theorien studiert. / In this thesis a systematic method is given for writing the amplitudes in (scalar) quantum electrodynamics and non-Abelian gauge theories in Schwinger parametric form. This is done by turning the numerator of the Feynman rules in momentum space into a differential operator. It acts then on the parametric integrand of the scalar theory. For QED it is the most straightforward, because the Leibniz rule is not involved here. In the case of sQED and non-Abelian gauge theories, the contributions from the Leibniz rule are satisfyingly related to 4-valent vertices. Another feature of this method is that in the used renormalization scheme, the subtractions for 1-scale graphs cause significant simplifications. Furthermore, the Ward identities for mentioned three theories are studied.

In dieser Arbeit werden zwei Klassen von Evolutionsgleichungen in einem Matrixraum-Setting studiert: Hyperbolische Erhaltungsgleichungen und aktive skalare Gleichungen. Für erstere wird untersucht, wann man Oszillationen mit Hilfe polykonvexen Maßen ausschließen kann; für Zweitere wird mit Hilfe von Oszillationen gezeigt, dass es unendlich viele periodische schwache Lösungen gibt.

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The main goal of our thesis is to understand qualitative properties of solutions to the Cauchy problem for the semi-linear wave model with time-dependent speed and dissipation. We greatly benefited from very precise estimates for the corresponding linear problem in order to obtain the global existence (in time) of small data solutions. This reason motivated us to introduce very carefully a complete description for classification of our models: scattering, non-effective, effective, over-damping. We have considered those separately.

In dieser Doktorarbeit werden wir das Renormierungsproblem von Gravitationstheorien im Kontext der Renormierungsgruppe (RG) unter Anwendung von perturbativen und nicht-perturbativen Methoden untersuchen. Insbesondere werden wir uns auf verschiedene Gravitationsmodelle und Näherungen konzentrieren, in welchen die zentrale Rolle von einem skalaren Freiheitsgrad eingenommen wird. Wir konzentrieren uns besonders auf zwei Ansätze für Quantengravitation, die in letzter Zeit viel Aufmerksamkeit erhalten haben, nämlich den asymptotisch sicheren Fall der Gravitation und die Hořava-Lifshitz Quantengravitation. Das Prinzip der Asymptotischen Sicherheit beruht auf der Annahme, dass das hochenergetische Gravitationsregime von einem nicht-Gaußschen Fixpunkt bestimmt wird, der nicht-perturbative Renormierung und Endlichkeit der Korrelationsfunktionen sicherstellt. Wir werden die Existenz eines solchen nicht-trivialen Fixpunktes mit Hilfe der funktionalen Renormierungsgruppe untersuchen. Insbesondere werden wir den einzigen konformen Freiheitsgrad quantisieren. Die Frage nach der Existenz eines nicht-Gaußschen Fixpunktes in einem unendlich- dimensionalen Parameterraum, das heißt für eine generische f(R)-Theorie, kann jedoch nicht mit einem solchen konform reduzierten Model analysiert werden. Deshalb werden wir es untersuchen, indem wir eine skalare dynamische Äquivalentstheorie, das heißt eine generische Brans-Dicke Theorie in der lokal-Potential Näherung mit ω = 0, quantisieren. Schließlich werden wir mittels einer perturbativen RG Methode die asymptotische Freiheit der Hořava-Lifshitz Gravitationstheorie analysieren. Diese Gravitationstheorie beruht auf der Entstehung einer Anisotropie zwischen Raum und Zeit, die Newtons Konstante zu einer marginalen Koppelung werden lässt und explizit die Unitarität bewahrt. Insbesondere werden wir die Einschleifenkorrektur in 2+1 Dimensionen berechnen, indem wir nur den konformen Freiheitsgrad quantisieren. / In this Ph.D. thesis we will study the issue of renormalizability of gravitation in the context of the renormalization group (RG), employing both perturbative and non-perturbative techniques. In particular, we will focus on different gravitational models and approximations in which a central role is played by a scalar degree of freedom, since their RG flow is easier to analyze. We restrict our interest in particular to two quantum gravity approaches that have gained a lot of attention recently, namely the asymptotic safety scenario for gravity and the Hořava-Lifshitz quantum gravity. In the so-called asymptotic safety conjecture the high energy regime of gravity is controlled by a non-Gaussian fixed point which ensures non-perturbative renormalizability and finiteness of the correlation functions. We will then investigate the existence of such a non trivial fixed point using the functional renormalization group, a continuum version of the non-perturbative Wilson’s renormalization group. In particular we will quantize the sole conformal degree of freedom, which is an approximation that has been shown to lead to a qualitatively correct picture. The question of the existence of a non-Gaussian fixed point in an infinite-dimensional parameter space, that is for a generic f(R) theory, cannot however be studied using such a conformally reduced model. Hence we will study it by quantizing a dynamically equivalent scalar-tensor theory, i.e. a generic Brans-Dicke theory with ω = 0 in the local potential approximation. Finally, we will investigate, using a perturbative RG scheme, the asymptotic freedom of the Hořava-Lifshitz gravity, that is an approach based on the emergence of an anisotropy between space and time which lifts the Newton’s constant to a marginal coupling and explicitly preserves unitarity. In particular we will evaluate the one-loop correction in 2+1 dimensions quantizing only the conformal degree of freedom.

In dieser Arbeit werden zwei Klassen von Evolutionsgleichungen in einem Matrixraum-Setting studiert: Hyperbolische Erhaltungsgleichungen und aktive skalare Gleichungen. Für erstere wird untersucht, wann man Oszillationen mit Hilfe polykonvexen Maßen ausschließen kann; für Zweitere wird mit Hilfe von Oszillationen gezeigt, dass es unendlich viele periodische schwache Lösungen gibt.

The main goal of our thesis is to understand qualitative properties of solutions to the Cauchy problem for the semi-linear wave model with time-dependent speed and dissipation. We greatly benefited from very precise estimates for the corresponding linear problem in order to obtain the global existence (in time) of small data solutions. This reason motivated us to introduce very carefully a complete description for classification of our models: scattering, non-effective, effective, over-damping. We have considered those separately.