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Ulrich Kolberg

• This thesis is devoted to an extension of the theory of electromagnetic field fluctuations in collisionless plasmas with particular emphasis on weakly propagating and aperiodic fluctuations. Firstly, the fluctuation-dissipation theorem is generalized to arbitrary values of the complex frequency in order to rid the previous formulations of their restrictions in this respect. Secondly, the spontaneously emitted magnetic field fluctuations in the intergalactic medium are addressed. Due to a recently discovered damped and aperiodic mode, the level of magnetic noise is high enough to provide the required seed field for further amplification processes, so this spontaneous emission is of major relevance for cosmic magnetogenesis. Here, it is shown that a relativistic pair beam can trigger a transition of these damped fluctuations into amplified ones, thus allowing for an even higher seed level. Thirdly, the possibilities are investigated to obtain observational evidence for this new mode.
• Diese Dissertation widmet sich der Theorie elektromagnetischer Feldfluktuationen in stoßfreien Plasmen mit besonderer Berücksichtigung von schwach propagierenden und aperiodischen Fluktuationen. Zunächst wird das Fluktuations-Dissipations-Theorem auf beliebige komplexe Werte der Frequenz verallgemeinert, um die diesbezüglichen Einschränkungen bisheriger Formulierungen zu überwinden. Zweitens werden die spontan emittierten magnetischen Feldfluktuationen im intergalaktischen Medium behandelt. Aufgrund einer kürzlich entdeckten aperiodischen Mode ist das magnetische Rauschen hinreichend stark, um als Saatfeld für anschließende Verstärkungsprozesse zu dienen, wie es in aktuellen Szenarien kosmischer Magnetogenese vorausgesetzt wird. Es wird gezeigt, dass ein relativistischer Paarstrahl ein Anwachsen der vormals gedämpften Fluktuationen und somit ein noch größeres Saatfeld induzieren kann. Drittens werden Möglichkeiten untersucht, die Existenz der neuen Mode durch Beobachtungen zu belegen.