Die beobachtete Beschleunigung der kosmischen Expansion zu späten Zeiten wirft die Frage auf nach der Natur der dunklen Energie. Wie bereits mehrfach in der Literatur erörtert wurde, eignet sich der kosmische Neutrinohintergrund auf natürliche Weise für einen Zusammenhang mit dem für die dunkle Energie verantwortlichen Sektor. Als Folge könnte er eine Schlüsselrolle spielen für die Entstehung der kosmischen Beschleunigung. In dieser Arbeit untersuchen wir verschiedene theoretische Aspekte und phänomenologische Auswirkungen von neuen Neutrinowechselwirkungen, die eine neue dynamische Kopplung zwischen dem kosmischen Neutrinohintergrund und einem leichten Skalarfeld des dunklen Sektors herstellen. In dem betrachteten Szenario, der sogannten ``Neutrino Dark Energy'', erlaubt das komplexe Wechselspiel zwischen den Neutrinos und dem Skalarfeld die Beschleunigung der kosmischen Expansion zu erklären. Faszinierenderweise werden darüberhinaus als eindeutiges Merkmal dynamische, zeitabhängige Neutrinomassen erzeugt. In einer ersten Analyse führen wir eine sorgfältige Untersuchung eines astrophysikalischen Neutrinoprozesses durch, der eine Abhängigkeit von den Neutrinomassen aufweist. Wir arbeiten sowohl semi-analytisch als auch numerisch die charakteristischen, klaren Signaturen der zeitlichen Neutrinomassenvariation aus und vergleichen sie mit den entsprechenden Ergebnissen für Neutrinos mit konstanten Massen. Schlussendlich zeigen wir, dass das Radioteleskop LOFAR in der Lage wäre, eine Neutrinomassenvariation zu detektieren, selbst im Falle der niedrigst möglichen Neutrinomassenskala. Auf diese Weise könnte innerhalb der nächsten Dekade das Wesen der dunklen Energie getestet werden. Eine zweite unabhängige Analyse beschäftigt sich mit der vor kurzem angezweifelten Stabilität des Szenarios. Sie wird in Frage gestellt aufgrund des möglichen starken Anwachsens von hydrodynamischen Fluktuationen, das von der neuen, zwischen Neutrinos wirkenden Kraft angetrieben wird. Im Rahmen der linearen kosmologischen Störungsrechnung leiten wir in modellunabhängiger Weise die Bewegungsgleichung für die Neutrinofluktuationen her. Die Bewegungsgleichung erlaubt, eine analytische Stabilitätsbedingung aufzustellen, die einer großzügigen oberen Schranke für die Kopplungsstärke zwischen Neutrinos und dem Skalarfeld entspricht. Sie ist bestimmt durch das Verhältnis der Dichten der kalten dunklen Materie und der Neutrinos. Wir veranschaulichen unsere Resultate mithilfe von numerischen Berechnungen für repräsentative Beispiele sowohl von stabilen als auch von instabilen Modellen.
From the observed late-time acceleration of cosmic expansion arises the quest for the nature of Dark Energy. As has been widely discussed, the cosmic neutrino background naturally qualifies for a connection with the Dark Energy sector and as a result could play a key role for the origin of cosmic acceleration. In this thesis we explore various theoretical aspects and phenomenological consequences arising from non-standard neutrino interactions, which dynamically link the cosmic neutrino background and a slowly-evolving scalar field of the dark sector. In the considered scenario, known as Neutrino Dark Energy, the complex interplay between the neutrinos and the scalar field not only allows to explain cosmic acceleration, but intriguingly, as a distinct signature, also gives rise to dynamical, time-dependent neutrino masses. In a first analysis, we thoroughly investigate an astrophysical high energy neutrino process which is sensitive to neutrino masses. We work out, both semi-analytically and numerically, the generic clear-cut signatures arising from a possible time variation of neutrino masses which we compare to the corresponding results for constant neutrino masses. Finally, we demonstrate that even for the lowest possible neutrino mass scale, it is feasible for the radio telescope LOFAR to reveal a variation of neutrino masses and therefore to probe the nature of Dark Energy within the next decade. A second independent analysis deals with the recently challenged stability of Neutrino Dark Energy against the strong growth of hydrodynamic perturbations, driven by the new scalar force felt between neutrinos. Within the framework of linear cosmological perturbation theory, we derive the equation of motion of the neutrino perturbations in a model-independent way. This equation allows to deduce an analytical stability condition which translates into a comfortable upper bound on the scalar-neutrino coupling which is determined by the ratio of the densities in cold dark matter and in neutrinos. We illustrate our findings by presenting numerical results for representative examples of stable as well as of unstable scenarios.