Wir bewerten und vergleichen konkurrierende kosmologische Modelle im Hinblick auf theoretische Konsistenz und empirische Kohärenz. Ferner finden wir neue Wege, aktuelle kosmologische Paradigmen des frühen Universums weiter zu entwickeln. Im ersten Teil der Arbeit zeigen wir, dass die empirischen Daten der Planck2013-Satellitenmission für eine spezielle Klasse inflationärer Modelle sprechen, nämlich sog. “plateauartige Modelle mit schmalem Feldbereich”; gleichsam werden die einfachsten inflationären Modelle von den Messdaten nicht gestärkt. Wir formulieren eine neuartige konzeptionelle Schwierigkeit für Plateau-Modelle. Diese besteht darin, dass in einer Energielandschaft, die sowohl plateauartige als auch einfachere Formen der inflationären Potenziale enthält, die plateauartigen weniger Inflation produzieren und es deshalb weniger wahrscheinlich ist, dass sie das observable Universum beschreiben. Wir zeigen ferner, dass dieselben Plateau-Modelle mit einem neuen Multiversumsproblem und einem neuen Anfangswertsproblem behaftet sind. Im zweiten Teil untersuchen wir die Implikationen einer einfachen und experimentell motivierten Zusatzbedingung, Skalenfreiheit. Wir zeigen, dass die uneingeschränkte Palette inflationärer Potenziale sich auf ein wohldefiniertes Bündel inflationärer Modelle reduziert. Dabei verwenden wir eine allgemeine hydrodynamische Beschreibung. Wir klassifizieren und bewerten diese skalenfreien inflationären Modelle im Licht von Planck2013. Anschließend wiederholen wir die Analyse, um ähnliche skalenfreie zyklische Modelle des Universums zu konstruieren. Diese Modelle vergleichen wir mit unseren Ergebnissen, die wir für die skalenfreie inflationäre Theorie gewonnen haben. Im dritten Teil der Arbeit führen wir eine neue Klasse stabiler zyklischer Modelle ein. Wir zeigen, dass diese Modelle weniger Feinabstimmung der Anfangswerte benötigen. Gleichsam generieren sie vernachlässigbare Nicht-Gaussianität in Übereinstimmung mit den Planck2013-Messdaten. / In this thesis we evaluate and compare competing cosmological models for empirical and theoretical consistency and identify new ways of improving current paradigms of early universe cosmology. In the first part, we show that the most recent experimental data from the Planck2013 satellite measuring fluctuations in the cosmic microwave background favors a special class of “small-field plateau-like” models of inflation and disfavors the simplest inflationary potentials. We then identify a new kind of conceptual difficulty for the plateau models that we call the unlikeliness problem – namely, in an energy landscape that includes both plateau-like and simpler potential shapes, the plateau-like produces less inflation and, hence, is less likely to explain our observable universe. In addition, we show that the very same plateau-like models suffer from a new multiverse problem and a new initial conditions problem because they require that inflation starts at energy densities well below the Planck scale. Third, we comment on the impact of these results on the standard view of inflation and more recent versions of the theory invoking the multiverse and complex energy landscapes. In the second part of this thesis, imposing a single, simple, well-motivated constraint – scale-freeness – and using a general hydrodynamic analysis, we show that the unrestricted range of inflationary potentials reduces to a well-defined bundle of inflationary models. We classify and evaluate the scale-free inflationary models in light of Planck2013. We then repeat the construction to produce analogous scale-free bouncing cyclic models of the universe and compare with the inflationary results. In the third part, we introduce a new class of stable ekpyrotic/cyclic models that require less fine-tuning and generate negligible non-Gaussianity consistent with Planck2013 data.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:HUMBOLT/oai:edoc.hu-berlin.de:18452/17617 |
| Date | 22 May 2014 |
| Creators | Ijjas, Anna |
| Contributors | Loeb, Abraham, Nicolai, Hermann Nicola, Ovrut, Burt |
| Publisher | Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I |
| Source Sets | Humboldt University of Berlin |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralThesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | Namensnennung - Keine kommerzielle Nutzung - Keine Bearbeitung, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/ |
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