Aspekty nezachování baryonového a leptonového čísla ve fyzice ultravysokých energií

• Název práce v češtině: Aspekty nezachování baryonového a leptonového čísla ve fyzice ultravysokých energií
• Název v anglickém jazyce: Aspects of baryon and lepton number non-conservation in ultra-high-energy physics
• Klíčová slova: Nezachování baryonového čísla, nezachování leptonového čísla, kalibrační teorie pole, teorie velkého sjednocení interakcí, topologické defekty, magnetické monopóly, fázové přechody v raném vesmíru, sphalerony, baryogeneze.
• Klíčová slova anglicky: Baryon number non-conservation, lepton-number non-conservation, gauge field theories, grand unified theories, topological defects, magnetic monopoles, phase transitions in the early Universe, sphalerons, baryogenesis.
• Akademický rok vypsání: 2019/2020
• Typ práce: disertační práce
• Ústav: Ústav částicové a jaderné fyziky (32-UCJF)
• Vedoucí / školitel: doc. Ing. Michal Malinský, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 20.09.2019
• Datum zadání: 20.09.2019
• Datum potvrzení stud. oddělením: 31.01.2020

Zásady pro vypracování

V průběhu práce by se doktorand měl seznámit se základy problematiky poruchového a neporuchového popisu efektů spontánního narušení kvantově-polních symetrií odpovídajících tzv. baryonovému resp. leptonovému číslu v rámci jednoduchých rozšíření Standardního modelu částicových interakcí, zejména pak v teoriích s rozšířenou kalibrační symetrií typu velkého sjednocení (GUT) a jejich nízkoenergetických efektivních limit. To zahrnuje především detailní studium implementace těchto mechanismů ve specifických modelech kvantové teorie pole včetně jejich fenomenologie důsledků (např. různé způsoby generování Majoranovských hmot neutrin v rozšířených kalibračních modelech a s tím souvisejícím generováním baryonové asymetrie v raném Vesmíru, korelace relevantních flavorových struktur na úrovni odpovídajících efektivních teorií včetně Standardního modelu a podobně).
Ve sjednocených teoriích je tato problematika navíc úzce spjata s problematikou existence topologických defektů (např. magnetických monopólů); studium jejich podivuhodných vlastností, zejména pak těch, jež přímo souvisejí s případným nezachováním baryonového a leptonového čísla, umožňuje další kvalitativně odlišný pohled na problematiku částicové fyziky při extrémních energiích.
Vlastní práce doktoranda by měla spočívat zejména v zevrubné analýze relevantních efektů na klasické i kvantové úrovni v kontextu modelů kvantové teorie pole s rozšířenou kalibrační grupou (SO(10) GUT, modely typu Pati-Salam a podobně) zahrnující jak jejich teoretické, tak i fenomenologické aspekty.

Seznam odborné literatury

H. Georgi and S. L. Glashow, Phys. Rev. Lett. 32, 438 (1974)

P. Langacker, Phys. Rept. 72, 185 (1981)

G.G.Ross, Grand Unified Theories, 1984, ISBN 0805-369678

D.Bailin, A.Love, SUSY gauge field theories and string theory, ISBN 0750-302674

R.N.Mohapatra, Unification & Supersymmetry, 1986/92, ISBN 0378-955348

N. Craigie at al., Theory and Detection of magnetic monopoles in gauge theories, ISBN 9971-966-94-8

R.N.Mohapatra, P.B.Pal, Massive neutrinos in Physics and Astrophysics, ISBN 9812380701

M. E. Machacek and M. T. Vaughn, Nucl. Phys. B222, 83 (1983); Nucl.Phys. B236, 221 (1984); Nucl.Phys. B249, 70 (1985)

D. Ross, Nucl.Phys. B140, 1 (1978).

J. T. Goldman and D. Ross, Nucl.Phys. B171, 273 (1980)

S. Weinberg, Phys.Lett. B91, 51 (1980)

L. J. Hall, Nucl.Phys. B178, 75 (1981)

E. Witten, Phys. Lett. B91, 81 (1980)

C. Arbelaez Rodriguez, H. Kolesova, and M. Malinsky, Phys. Rev. D89, 055003 (2014), arXiv:1309.6743

S. R. Coleman and E. J. Weinberg, Phys. Rev. D7, 1888 (1973).

S. R. Coleman, Phys.Rev. D15, 2929 (1977).

J. Callan, Curtis G. and S. R. Coleman, Phys.Rev. D16, 1762 (1977).

S. Coleman, Aspects of Symmetry: Selected Erice Lectures (Cambridge University Press, 1988).