Studies on modified Newtonian dynamics and dark matter
Modifiye Newton dinamiği ve karanlık madde üzerine çalışmalar
- Tez No: 473218
- Danışmanlar: PROF. DR. DURMUŞ ALİ DEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Galaksilerin düz dönme eğrileri Newton dinamiğine göre beklenenden farklı bir gözlemdir. Bu aykırı gözlemi açıklamak için iki farklı yaklaşım bulunmaktadır: karanlık madde ve Modifiye Newton Dinamiği (MOND). İki yaklaşım da birçok başarılarının yanısıra bazı başarısızlıklara sahiptir. Bu başarısızlıkların ötesinde önerilen karanlık madde adaylarının doğrudan veya dolaylı olarak algılamanın olmaması ve MOND teorisinin tam teşekküllü bir relativistik versiyonunun yokluğu gibi daha temel sorunları vardır. Bu tezde, karanlık madde ve MOND teorisinin bu temel problemleri üzerine odaklanılmıştır. İlk olarak MOND teorisinin relativistik genellemesi çalışılmıştır. MOND teorisinin ilk öne sürülen başarılı relativistik versiyonu bimetrik gravitasyonuna dayanan Tensör-Vektör-Skaler (TeVeS) teorisidir. Fakat vektör ve skaler alanların teoriye el ile eklenmesi, karanlık madde eklemekten çok farklı değildir. Bu çalışmada, TeVeS teorisi daha doğal bir yol ile elde edilmiştir. Metrik-afin formalizasyonundan gelen Riemann uzayında bulunmayan yapılar vasıtasıyla Einstein-Hilbert eylemi genişletilmiştir. Bu genişletilmiş gravitasyon teorisinin afin bağlantısının Levi-Civita bağlantısı ve (vektör ve skaler gibi daha düşük ranklı temel ve bileşik alanlardan oluşan) rank(1,2) tensor yapısı şeklinde ayrıştırılması yoluyla bir tensör-vektör-skaler teorisine dönüştüğü gösterilmiştir. Daha sonra aksiyon prensibi olmaksızın bir relativistik MOND teorisi çalışmasıyla devam edilmiştir. Bu çalışmada, Einstein alan denklemlerinin geometrik kısmının modifikasyonundan ziyade enerji momentum tensörü kısmı modifiye edilmiştir. Bu, literatürde relativistik MOND için ilk dinamik yaklaşım olarak düşünülebilir. Böyle bir dinamik yaklaşım ile elde edilmiş modifiye alan denklemlerinin bazı astrofiziksel alanlarda relativistik olmayan limitte gerçek MONDian kuvvetine indirgenebileceği gösterilmiştir. Bu çalışma Milgrom'un modifiye eylemsizlik yaklaşımının relativistik alana genişletilmesi olarak da düşünülebilinir. Son olarak, ayar değişmezliği bir skaler alan tarafından sağlanan saklı bir vektör alan içeren yeni bir fenomolojik model-Higgsed Stueckelberg senaryosu öne sürülmüştür. Bu saklı alanlardan gelen katkıların tek halka düzeyinde Higgs bozonu kütlesinin stabilizasyonunu sağladığı, ve ayrıca bu senaryonun doğal olarak oluşan geçerli karanlık madde adaylarını içinde barındırdığı gösterilmiştir..
Özet (Çeviri)
The flat rotation curves of the galaxies are considered to be anomalous observations according to Newtonian dynamics. There are two different approaches to explain this challenge - Dark Matter (DM) and Modified Newtonian Dynamics (MOND). Both of them possess some failures as well as many successes. Beyond these failures, they have much more fundamental difficulties such as the lack of any direct or indirect detection of proposed dark matter candidates and the lack of a full-fledged relativistic version of MOND theory. In this thesis, focus will be on these fundamental problems. First, the relativistic MOND theory will be studied. The first successful relativistic version is Tensor-Vector-Scalar (TeVeS) theory based on bimetric gravity. However, the addition of vector and scalar fields into the theory by hand is not much different than the addition of dark matter. In this study, TeVeS theory will be constructed in a more natural way. To do this, at first standard Einstein-Hilbert action will be extended by using non-Riemannian structures (torsion, non-metricity, etc.) from metric-affine formalism. It will then be shown that obtained extended theory of gravity could turn into a Tensor-Vector-Scalar theory via decomposition of affine connection as Levi-Civita connection and rank(1,2) tensorial structure composed of lower rank fundamental and composite fields such as vector and scalar fields. Subsequently, it will be continued with a study on the relativistic MOND theory, without requiring an action principle. In this study, energy momentum tensor part will be modified rather than the geometrical part of the Einstein field equations. This could be considered as the first dynamical approach to relativistic MOND in the literature. It will be shown that the modified field equations obtained via this dynamical approach can be reduced to true MONDian force in the non-relativistic limit in some astrophysical domains. This study can be also considered as an extension of Milgrom's modified inertia approach to relativistic domain. Finally, a new phenomenological model- Higgsed Stueckelberg scenario - involving a hidden vector field with an accompanying scalar field ensuring the gauge invariance will be proposed. It will be shown that the contributions from the hidden fields could stabilize the Higgs boson mass at one-loop, where the set up can accommodate naturally a viable DM candidate.
Benzer Tezler
- Bir tip merminin hareketinin deneysel incelenmesi ve dış balistikte teorik bir yaklaşım
Theoretical and experimental investigation on external ballistic characteristics of a projectile
MEHMET AKÇAY
- Akışkan taşıyan ankastre bir borunun dinamik analizi ve bulanık mantık tabanlı uyarlamalı kontrolü
Dynamic analysis and fuzzy logic based adaptive control of a cantilever pipe conveying fluid
MEHMET HAKAN DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATA MUĞAN
- Farklı modifikasyon yöntemlerinin glukomannan ve galaktomannan yapılı biyopolimerlerin yapısal ve reolojik özellikleri üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of effect of various modification techniques on structural and rheological properties of glucomannan and galactomannan based biopolymers
SAFA KARAMAN
Doktora
Türkçe
2014
Gıda MühendisliğiErciyes ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMED KAYACIER
- Bina ve şehir biçimlenmesinde felsefe ve kuram
The Influence of philosophy and theory on the form of building and city
YASEMİN ALKIŞER
- Viscoelastic effects in lubricated contacts in the presence of cavitation
Yağlanmış temaslarda kavitasyon varlığında viskoelastik etkiler
SAMUEL SHARI GAMANIEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ LUCA BIANCOFIORE