Promotionsvortrag von Sara Krieg

Die zentrale Idee dieser Arbeit ist es, zu untersuchen, wie sich die subtilen Spuren der Gravitation auf verschiedenen Skalen bemerkbar machen. Zunächst prüfen wir, ob die durch Gravitation motivierte Cohen, Kaplan und Nelson (CKN)-Grenze ein konsistentes kosmologisches Modell bilden kann und ob dieses gegenüber $\Lambda$CDM durch Beobachtungsdaten bevorzugt wird, insbesondere durch die aktuellen Messungen der baryonischen akustischen Oszillationen des Dark Energy Spectroscopic Instrument. Unter Einbeziehung zusätzlicher Messungen des späten Universums ergibt sich eine leichte Präferenz für das $(\nu)$CKN-Modell gegenüber $\Lambda$CDM. Werden jedoch Daten aus schwacher Gravitationslinsenwirkung und vom kosmischen Mikrowellenhintergrund berücksichtigt und die Dynamik zur frühen Zeit einbezogen, so ist das Modell im theoretisch erlaubten Bereich nicht mehr von $\Lambda$CDM unterscheidbar. Im zweiten Teil entwickeln wir einen internen Wellenpaket-Formalismus für Neutrinooszillationen in schwach gekrümmten Raumzeiten. Gravitative Korrekturen treten als Phasenmodifikationen auf, liegen jedoch weit außerhalb aktueller experimenteller Sensitivität. Sollten Abweichungen vom erwarteten Oszillationsmuster beobachtet werden, können klassische Gravitationseffekte als Ursache mit hoher Sicherheit ausgeschlossen werden. Die Erklärung müsste dann in neuer Physik wie der Quantengravitation liegen. Abschließend nutzen wir den Formalismus offener Quantensysteme, um quantengravitativ induzierte Dekohärenz hochenergetischer Neutrinos zu modellieren, und führen eine Sensitivitätsanalyse mit IceCube-Daten durch. Dabei leiten wir Schranken für den Dämpfungsparameter $\gamma$ in verschiedenen Energieskalierungen ab und gewinnen erstmals auch Einschränkungen für Szenarien mit zusätzlichen dunklen Fermionen.