Πρότυπα και σταθερότητα αυτοβαρυτικών μαγνητικών μονοπόλων πέρα από το καθιερωμένο πρότυπο

Θεοδοσόπουλος, Διονύσιος; Theodosopoulos, Dionysios

dc.contributor.author	Θεοδοσόπουλος, Διονύσιος	el
dc.contributor.author	Theodosopoulos, Dionysios	en
dc.date.accessioned	2023-03-29T11:16:39Z
dc.date.available	2023-03-29T11:16:39Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/57368
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.25066
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Φυσική και Τεχνολογικές Εφαρμογές”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Μαγνητικά μονόπολα	el
dc.subject	Γενική σχετικότητα	el
dc.subject	Παγκόσμια μονόπολα	el
dc.subject	Τοπολογία	el
dc.subject	Αυθόρμητη θραύση συμμετρίας	el
dc.subject	Magnetic monopoles	en
dc.subject	General relativity	en
dc.subject	Global monopoles	en
dc.subject	Topology	en
dc.subject	Spontaneous symmetry breaking	en
dc.title	Πρότυπα και σταθερότητα αυτοβαρυτικών μαγνητικών μονοπόλων πέρα από το καθιερωμένο πρότυπο	el
dc.title	Models and Stability of Self-Gravitating Magnetic Monopoles beyond the Standard Model	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Φυσική	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-02-24
heal.abstract	Σε αυτή τη διατριβή διερευνούμε τη φυσική των μαγνητικών μονοπόλων και αναζητούμε self-gravitating μοντέλα που αντιστοιχούν σε μαγνητικά μονόπολα με εσωτερική δομή. Ο κύριος στόχος αυτής της εργασίας είναι η κατασκευή μοντέλων μονοπόλων που προβλέπουν μαγνητικά μονόπολα με μειωμένη μάζα, τα οποία μπορούν να ανιχνευθούν σε υπάρχοντες ή μελλοντικούς επιταχυντές. Αρχικά, παρουσιάζουμε το electromagnetic duality και την ιδέα της συμμετρικοποίησης των εξισώσεων του Maxwell, που συνεπάγεται την ύπαρξη των μαγνητικών μονοπόλων. Στη συνέχεια, για να έχουμε μια αίσθηση των αλληλεπιδράσεων των μαγνητικών μονοπόλων με τη φορτισμένη ύλη, εξετάζουμε κλασσικά και κβαντικά ηλεκτρομαγνητικά συστήματα που αποτελούνται από ένα ηλεκτρικά φορτισμένο σωματίδιο και σωματίδια με μαγνητικό φορτίο. Επιπλέον, παρουσιάζουμε το μοντέλο του Dirac για τα μαγνητικά μονόπολα και τα Dirac strings. Επιπρόσθετα, εξετάζουμε τη συνθήκη κβαντισμού του Dirac, η οποία παρέχει μια κομψή εξήγηση της κβάντωσης του ηλεκτρικού φορτίου. Επίσης, διερευνούμε τις λύσεις των εξισώσεων Schrödinger, Pauli και Dirac λαμβάνοντας υπόψη ένα μαγνητικό πεδίο τύπου Coulomb. ΄Εχοντας διερευνήσει τη βασική φυσική των μαγνητικών μονοπόλων και εξετάζοντας τις τοπολογικές ρίζες του μαγνητικού φορτίου, μελετάμε ορισμένα μοντέλα μονοπόλων. Για παράδειγμα, παρουσιάζουμε το μαγνητικό μονόπολο ’t Hooft-Polyakov, το οποίο αποτελεί λύση του μοντέλου Georgi-Glashow και αποδεικνύουμε ρητά την τοπολογική προέλευση της διατήρησης του αντίστοιχου μαγνητικού φορτίου. Η μάζα του μονοπόλου ’t Hooft-Polyakov πρέπει να μειωθεί προκειμένου το μαγνητικό μονόπολο να μπορεί να ανιχνευθεί στους τρέχοντες ή σε μελλοντικούς επιταχυντές. Ως εκ τούτου, επικεντρωνόμαστε σε self-gravitating global μοντέλα, καθώς η self-gravitational αλληλεπίδραση και η ανεξαρτησία των βαθμωτών πεδίων από gauge συμμετρίες μπορεί να μειώσει τη μάζα των μονοπόλων. Το απλούστερο self-gravitating global μοντέλο είναι το μοντέλο Barriola-Vilenkin, το οποίο προβλέπει ασταθή μονόπολα με αρνητική μάζα. Συνεπώς, παρουσιάζουμε ένα μοντέλο μαγνητικού μονοπόλου εμπνευσμένο από τη θεωρία χορδών, το οποίο προέρχεται από ένα self-gravitating global μοντέλο μονοπόλου με Kalb-Ramond torsion. Αυτό το μοντέλο προβλέπει μαγνητικά μονόπολα θετικής μάζας με εσωτερική δομή και έναν πολύ ενδιαφέροντα μηχανισμό, που συνεπάγεται το regularisation της αντίστοιχης curvature singularity και τη σταθερότητα του μοντέλου. Ο προαναφερθείς μηχανισμός εξομάλυνσης είναι ένα εργαλείο υψηλής σημασίας για την έρευνα self-gravitating μονοπόλων. Στη συνέχεια, διερευνούμε φαινομενολογικά τις σωματιδιακές λύσεις με δομή του παραπάνω μοντέλου προσδιορίζοντας τη μάζα και την ακτίνα του πυρήνα του μονοπόλου. Τέλος, επιβάλλουμε ένα χαμηλότερο όριο στη μάζα του μονοπόλου, λαμβάνοντας υπόψη τα πρόσφατα αποτελέσματα από τα πειράματα ATLAS και MoEDAL στον LHC. Στο παράρτημα της παρούσας διπλωματικής εργασίας, συμπεριλαμβάνουμε κάποια σχόλια πάνω σε ορισμένες εργασίες που αφορούν την εφαρμογή του αλγορίθμου Newman-Janis ή ορισμένων αντίστοιχων αλγορίθμων στο self-gravitating global μοντέλο Barriola-Vilenkin.	el
heal.abstract	In this thesis we investigate the physics of magnetic monopoles and search for self-gravitating models that correspond to magnetic monopoles with structure. The main goal of this work is the construction of monopole models that predict magnetic monopoles with reduced mass, which may be detected in current or future colliders. First of all, we present the electromagnetic duality and the idea of the symmetrization of Maxwell’s equations, which imply the existence of magnetic monopoles. Then, to get a sense of the interactions of magnetic monopoles with charged matter, we examine classical and quantum electromagnetic systems, which consist of an electrically charged particle and particles with magnetic charge. Additionally, we present the Dirac model of magnetic monopoles and the corresponding Dirac strings. Moreover, we examine the Dirac quantization condition, which provides an elegant explanation of the electric charge quantization. Also, we investigate the solutions of the Schrödinger, Pauli and Dirac equations considering a Coulomb-like magnetic field. Furthermore, upon considering the topological roots of the magnetic charge, we investigate some monopole models. For instance, we present the ’t Hooft-Polyakov monopole solution of the Georgi-Glashow model and explicitly prove the topological origin of the conservation of the corresponding magnetic charge. The mass of the ’t Hooft-Polyakov monopole must be reduced in order for the magnetic monopole to be detected in current or future colliders. Therefore, we consider self-gravitating global models, since the self-gravitational interaction and the independence of the scalar fields from gauge symmetries may reduce the mass of the monopoles. The simplest self-gravitating global monopole model is the Barriola-Vilenkin model, which predicts unstable monopoles with negative mass. Consequently, we present a string inspired magnetic monopole model derived from a self-gravitating global monopole model with Kalb-Ramond torsion. This model predicts magnetic monopoles with structure, positive mass and a very interesting mechanism, which implies the regularisation of the corresponding curvature singularity and the stability of the model. The aforementioned regularisation mechanism is a tool of high importance in the research of self gravitating monopoles. Subsequently, we phenomenologically investigate the structured-particle solutions of the above model by determining the mass and radius of the monopole core. Finally, we impose a lower limit on the monopole mass, considering recent results from the ATLAS and MoEDAL experiments at the LHC. In the appendix of this thesis, we include comments on some papers that deal with the application of the Newman-Janis algorithm or some corresponding modified algorithms to the global monopole model.	en
heal.advisorName	Mavromatos, Nikolaos	en
heal.committeeMemberName	Koutsoumbas, George	en
heal.committeeMemberName	Irges, Nikolaos	en
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	104 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false