MEKANISME CHAMELEON PADA MODEL SKALAR TENSOR BRANS-DICKE DISERTASI Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor dari Institut Teknologi Bandung Oleh AZWAR SUTIONO NIM: 30218001 (Program Studi Doktor Fisika) INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG Oktober 2024 i ABSTRAK MEKANISME CHAMELEON PADA MODEL SKALAR TENSOR BRANS-DICKE Oleh Azwar Sutiono NIM: 30218001 (Program Studi Doktor Fisika) Dilakukan investigasi pada mekanisme chameleon dalam teori skalar tensor Brans- Dicke. Gagasan asli dari mekanisme chameleon standar dipertahankan, yaitu medan menjadi masif di wilayah dengan densitas materi tinggi namun memiliki massa yang sangat kecil dalam skala tata surya, dengan densitas materi sangat rendah. Solusi kerak tipis ditemukan pada objek yang statis dan simetri bola, serta menunjukkan relevansi model ini dengan observasi pada skala lokal. Untuk memperkuat perannya sebagai akselerator ekspansi alam semesta, stabilitas mekanisme dieksplorasi. Dengan menganalisis persamaan Friedmann yang dimodifikasi, dirumuskan persamaan autonomous yang menentukan titik kritis untuk mekanisme ini. Didefinisikan sebuah batasan pada parameter Brans-Dicke � »½ �, menghasilkan dua kelompok stabilitas, yaitu � »½Pñ »½ � dan rO� »½O � »½ �. Kelompok pertama mencapai stabilitas dengan nilai eigen yang sesuai dan karakteristik parameter densitas yang konsisten dengan dominasi energi gelap. Kelompok kedua menunjukkan stabilitas nilai eigen tetapi bertentangan dengan kondisi untuk alam semesta yang stabil. Selanjutnya dieksplorasi dampak variasi pada potensial medan skalar dan kopling materi dengan menganalisis set parameter yang berbeda. Setiap set parameter yang unik menghasilkan � »½ � yang berbeda. Temuan ini menunjukkan bahwa stabilitas sistem dicapai ketika suku kinetik medan skalar dan potensialnya mendominasi, menekankan peran penting mekanisme ini sebagai akselerator ekspansi alam semesta. Kata kunci: Chameleon, Brans-Dicke, Kerak-tipis, Stabilitas, Persamaan autonomous ii ABSTRACT THE CHAMELEON MECHANISM IN THE BRANS-DICKE SCALAR TENSOR MODEL By Azwar Sutiono NIM: 30218001 (Doctoral Program in Physics) An investigation was conducted on the chameleon mechanism within the scalar tensor Brans-Dicke theory. The fundamental concept of the standard chameleon mechanism is retained, wherein the field becomes massive in regions with high matter density but possesses a very small mass on the scale of the solar system, where matter density is extremely low. Thin-shell solutions are found for static and spherically symmetric objects, demonstrating the relevance of this model to observations on a local scale. To reinforce its role as an accelerator of universe expansion, the stability of the mechanism is explored. By analyzing the modified Friedmann equations, autonomous equations are formulated to determine the critical points for this mechanism. A constraint is defined on the Brans-Dicke parameter ñ »½ �, identifying two stability groups, X FHPñ »½ � and rO X O� $& �. The first group achieves stability with both appropriate eigenvalues and density parameter characteristic consistent with dark energy dominance. The second exhibits eigenvalue stability but contradicts conditions for a stable universe. The impact of variations in the scalar field potential and matter coupling is explored by analyzing different parameter sets. Each unique set of parameters results in a distinct � »½ �. These findings indicate that system stability is achieved when the kinetic term of the scalar field and its potential dominate, emphasizing the crucial role of this mechanism as an accelerator of universe expansion. Keywords: Chameleon, Brans-Dicke, Thin-shell, Stability, Autonomous equation iii MEKANISME CHAMELEON PADA MODEL SKALAR TENSOR BRANS-DICKE HALAMAN PENGESAHAN Oleh Azwar Sutiono NIM: 30218001 (Program Studi Doktor Fisika) Institut Teknologi Bandung Menyetujui Tim Pembimbing Tanggal 3 Oktober 2024 Ketua Anggota Prof. Freddy P. Zen, M.S., M.Sc., D.Sc. Dr. Agus Suroso, M.Si. iv PEDOMAN PENGGUNAAN DISERTASI Disertasi Doktor yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada penulis dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin penulis dan harus disertai dengan kaidah ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Sitasi hasil penelitian disertasi ini dapat di tulis dalam bahasa Indonesia sebagai berikut: Sutiono, A. (2024): Mekanisme Chameleon pada Model Skalar Tensor Brans- Dicke, Disertasi Program Doktor, Institut Teknologi Bandung. dan dalam bahasa Inggris sebagai berikut: Sutiono, A. (2024): The Chameleon Mechanism in the Brans-Dicke Scalar Tensor Model, Doctoral Dissertation, Institut Teknologi Bandung. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh disertasi haruslah seizin Dekan Sekolah Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung. HALAMAN PERUNTUKAN v Dipersembahkan kepada istriku tercinta ANNISA HAMZAH dan anakku tersayang AMMAR ZAYDAN Terima kasih telah ikut berjuang dalam perjalanan ini vi KATA PENGANTAR Puji syukur ke hadirat Allah Subhanahu Wa Ta‘ala yang maha penyayang, maha pengasih dan pemilik kasih sayang yang paling sempurna. Shalawat dan salam semoga senantiasa tercurahkan kepada junjungan Nabi besar Muhammad Shallallahu ‘Alaihi Wa Sallam, segenap keluarganya, para sahabatnya, dan seluruh umat Islam yang mengikuti sunnahnya sampai hari kiamat. Atas berkat rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan disertasi ini yang merupakan salah satu syarat kelulusan Program Doktor pada Kelompok Keahlian Fisika Teoretik, Program Studi Doktor Fisika, Program Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung. Penulisan disertasi ini tidak terlepas dari dukungan dan dorongan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis menghaturkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Prof. Freddy P. Zen, M.S., M.Sc., D.Sc. selaku pembimbing dan Bapak Dr. Agus Suroso, M.Si. selaku ko-pembimbing yang senantiasa membimbing, mengarahkan serta memberikan masukan dan pengetahuan bagi penulis. 2. Bapak Prof. Dr. Taufiq Hidayat, Bapak Jusak Sali Kosasih, Ph.D., dan Bapak Mirza Satriawan, Ph.D. selaku penguji yang telah memberikan masukan dan saran dalam penulisan disertasi ini.