Ekstra boyutlu çerçevede politropik kozmoloji
Polytropic cosmology in exstra dimensional framework
Yazar: HALİL İBRAHİM AY
Danışman: PROF. DR. OKTAY AYDOĞDU ; DOÇ. DR. MUSTAFA SALTI
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Standart ΛCDM teorisi şu anda kozmosun en çok kabul gören modeli olup özellikleri esas olarak soğuk karanlık madde (SKM) parçacıklarına ve kozmolojik sabit Λ'ya bağlıdır.  İyi bilinen bu teorinin başarısına rağmen, Evrenin karanlık tarafının doğası hala bilinmemektedir. Ek olarak, ΛCDM modeli bazı küçük ölçekli çözülmemiş gözlemsel sorunlardan mustariptir. Bu tez çalışmasında, temel olarak düz Friedmann-Robertson-Walker (FRW) uzay-zaman çerçevesinin ekstra-boyutlu biçiminde politropik gaz kozmolojisi çalışılmıştır. Bu bağlamda, modeli temsil eden enerji yoğunluğunun evrimsel davranışına odaklanılarak modelde tanımlanan serbest parametrelerin alabileceği en anlamlı değerleri belirlememizi sağlayacak sınırlamalara ulaşmak adına en güncel Tip Ia Süpernova (Sn Ia) veriler, kozmik Hubble parametresi için elde edilmiş gözlemsel veriler ve Planck gözlem grubu sonuçları kullanılmıştır. Sonrasında, araştırmaya giriş niteliğinde yapılan başlangıç hesaplamaları kullanılıp bazı önemli kozmolojik niceliklerin (durum-denklemi parametresi, yavaşlama parametresi, durum-belirleyiciler gibi) karakteristik davranışlarının incelenmesiyle birlikte evrenin yaşı için kaba bir hesap yapılarak modelin fiziksel çıkarımları irdelenmiştir. Diğer yandan tanımladığımız çerçeve bağlamında, ses hızının karesi, adyabatik indeks ve enerji durumları gibi fiziksel niceliklerin verdikleri sonuçlar tartışılarak önerilen matematiksel modelin fiziksel olarak tutarlı olup olmadığı da araştırılmıştır.

Abstract:
The standard ΛCDM theory is currently the most accepted model of the cosmos and its character mainly depends on cold dark matter (CDM) particles and the cosmological constant Λ. In spite of the success of this well-known theory, the nature of the dark side of the Universe still remains unknown. Additionally, the ΛCDM model suffers from some small-scale unsolved observational issues. In this thesis, mainly, polytropic gas cosmology was studied in the extra-dimensional form of the flat Friedmann-Robertson-Walker (FRW) space-time frame. In this context, focusing on the evolutionary behavior of the energy density representing the model, the most recent Type Ia Supernova (Sn Ia) data, observational data obtained for the cosmic Hubble parameter and the Planck collaboration results were used to reach the constraints that would allow us to find out the most meaningful values that the auxiliary parameters introduced in the model could take. Subsequently, making use of the initial calculations of the research, to discuss the physical indications of the model, we were examined the characteristic behavior of some significant cosmological quantities (equation-of-state parameter, deceleration parameter, statefinders) and performed a rough calculation for the age of the Universe. On the other hand, discussing the results implied by physical quantities such as the squared sound speed, adiabatic index and energy conditions in the context of the defined framework, it was also investigated whether the proposed mathematical model is physically consistent.