Cosmological aspects of unified theories

Abstract

In this thesis, we study cosmological aspects of some well-known dark energy models, and extending our investigation into Unified Theories. We explore the existence of geodesically complete singularities in quintessence and scalar-tensor quintessence models using analytical expressions for the scale factor and the scalar field. Next, using the Tsallis entropy and applying the first law of thermodynamics we construct several cosmological scenarios. The sequence of dark energy span and, depending on the value of the parameter of dark energy equation of state, during the evolution, experience the phantom-divide crossing and can be quintessence or phantom-like. Finally, we revisit inflation with non-canonical scalar fields by applying deformed steepness exponential potentials. A significant advantage of this approach is that free parameters, such as the non-canonicality exponent do not need to acquire unnatural values. The resulting scenario can lead to inflationary observables in remarkable agreement with observations.

Στη παρούσα διατριβή, μελετάμε κοσμολογικές πτυχές ορισμένων από τα γνωστά μοντέλα σκοτεινής ενέργειας, επεκτείνοντας την έρευνά μας στις Ενοποιημένες Θεωρίες. Εξετάζουμε την ύπαρξη γεωδαισιακά πλήρων ανωμαλιών στα quintessence και βαθμοτανυστικά quintessence μοντέλα χρησιμοποιώντας αναλυτικές εκφράσεις για τον συντελεστή κλίμακας και το βαθμωτό πεδίο. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας την εντροπία Tsallis και εφαρμόζοντας τον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής κατασκευάζουμε νέα κοσμολογικά σενάρια σκοτεινής ενέργειας. Το Σύμπαν εμφανίζει τη συνηθισμένη θερμική ιστορία, με την ακολουθία της εποχής της ύλης και σκοτεινής ενέργειας, και σύμφωνα με την τιμή της μη εκτατής παραμέτρου δ η καταστατική εξίσωση σκοτεινής ενέργειας μπορεί να είναι quintessence, phantom-like, ή να βιώνει το phantom-divide crossing κατά τη διάρκεια της εξέλιξης. Στην περίπτωση όπου έχουμε απουσία της κοσμολογικής σταθεράς, το σενάριο μπορεί να μιμηθεί πολύ καλά την ΛCDM Κοσμολογία, σε εξαιρετική συμφωνία με τα παρατηρησιακά δεδομένα Supernovae Ia. Τέλος, επανεξετάζουμε τον πληθωρισμό με μη κανονικά βαθμωτά πεδία. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα αυτής της προσέγγισης είναι ότι οι ελεύθερες παράμετροι, όπως ο εκθέτης μη κανονικότητας δεν χρειάζεται να λαμβάνει αφύσικες τιμές. Το σενάριο που προκύπτει μπορεί να οδηγήσει σε πληθωριστικές παρατηρήσιμες ποσότητες οι οποίες βρίσκονται σε αξιοσημείωτη συμφωνία με τις παρατηρήσεις.