Pettorino, Valeria (2006) Dark Energy in generalized theories of gravity. [Tesi di dottorato] (Unpublished)

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Abstract

[ITALIANO] Le teorie di Quintessenza Estesa, in cui il contributo di Energia Oscura è legato ad una modifica della Gravità, hanno di recente destato un crescente interesse a causa della loro capacità di risolvere il problema del fine tuning delle condizioni iniziali grazie alla presenza di attrattori. Questi ultimi sono una conseguenza della accentuata dinamica del campo nella fase di dominio della radiazione; il moto che ne consegue è detto di ”R-boost” ed è generato dall’accoppiamento esplicito tra il campo scalare e lo scalare di Ricci, responsabile dell’esistenza di un nuovo effettivo potenziale gravitazionale. Il problema del fine tuning è diventato particolarmente rilevante di recente, a causa delle difficoltà incontrate dai modelli di quintessenza con accoppiamento minimale con la Gravità, nel conciliare la presenza di attrattori con un valore dell’equazione di stato w molto vicino a -1. In questo lavoro, dove aver ricordato la formulazione della teoria lineare delle perturbazioni, i recenti esperimenti e i modelli di quintessenza minimamente accoppiata con la Gravità, ci occuperemo di Quintessenza Estesa nell’ambito di teorie generalizzate con la gravità di tipo scalar tensoriale. Forniremo dapprima una classificazione teorica del tutto generale di quegli accoppiamenti in grado di dare attrattori in cui l’energia del campo scalare di quintessenza scala come una potenza del parametro di scala; in particolare, mostreremo che tutte le soluzioni di R-boost che scalano in modo meno ripido della componente dominante nell’Universo sono degli attrattori. In seguito, ispirati dalle teorie diatoniche, analizzeremo in dettaglio il caso particolare in cui l’accoppiamento con la gravità è di tipo esponenziale: la traiettoria di R-boost è un attrattore caratterizzato da un ampio bacino di attrazione per la densità di energia oscura, indipendentemente dalle proprietà del potenziale in cui il campo si muove e al quale si deve l’odierna fase di espansione accelerata. Inoltre, illustreremo, mediante lo scaling di Weyl, l’equivalenza della teoria con un modello di quintessenza accoppiata universalmente con i campi di materia. Infine, attraverso una modifica del codice di Boltzmann, studieremo l’impatto della teoria sulle osservazioni cosmologiche. / [ENGLISH] Extended Quintessence theories, in which the Dark Energy contribution is provided by a modification of Gravity, have recently become very appealing due to their capability of encompassing the fine tuning problem of initial conditions thanks to the existence of attractors. The latter are a consequence of the enhanced dynamics of the field, generated by the explicit coupling between the scalar field and the Ricci scalar, responsible of a new effective gravitational potential. The resulting motion is the ``R-boost''. The fine tuning problem has recently become particularly relevant, because of the difficulties encountered within minimal coupling quintessence to reconcile the presence of attractor solutions with a value of w very near to -1. In this work, after reviewing linear perturbation theory, recent experimental data and minimally coupled Quintessence, we focus our attention on Extended Quintessence within the framework of scalar tensor theories and generalized theories of gravity. We first give a general theoretical classification of those scalar tensor theories admitting attractors in the form of scaling solutions; in particular, we show that all the R-boost solutions in which the Dark Energy density scales shallower than the background represent attractors. Then, inspired by dilatonic theories, we analyze in great detail the particular case in which the coupling to Gravity is given by an exponential of the field: in this case, the R-boost trajectory represents an attractor, characterized by a large basin of attraction for the initial dark energy density regardless of the properties of the potential energy yielding acceleration today. Furthermore, we will illustrate, making use of Weyl scaling, the equivalence of the theory with a coupled quintessence model, in which the Dark Energy scalar field is universally coupled to matter fields. Finally, through a modification of the Boltzmann code, we will predict the impact of the theory on cosmological observations.

Item Type: Tesi di dottorato
Uncontrolled Keywords: Dark Energy, Cosmology, Gravity, Extended Quintessence
Depositing User: Vincenzo De Luise
Date Deposited: 31 Jul 2008
Last Modified: 30 Apr 2014 19:23
URI: http://www.fedoa.unina.it/id/eprint/633

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