Отзыв оппонента 1 (Генерация гипермагнитной спиральности и бариогенезис в ранней Вселенной)

Отзыв официального оппонента о диссертационной работе Смирнова Александра Юрьевича «Генерация гипермагнитной спиральности и бариогенезис в ранней Вселенной», представленной на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.02 — теоретическая физика. Диссертация состоит из Введения, трех глав и заключения, содержит 101 страницу текста, 14 рисунков, список литературы содержит 78 ссылок. По материалам диссертации опубликовано 4 статьи в ведущих отечественных и зарубежных журналах из списка ВАК. Работа посвящена решению фундаментальной проблемы космологии и физики элементарных частиц — объяснению наблюдаемой барионной асимметрии Вселенной при наличии до электрослабого фазового перехода первичных гипермагнитных полей, которые, помимо непосредственного влияния на лептогенезис и связанный с ним бариогенезис, являются источниками первичных максвелловских магнитных полей в горячей плазме расширяющейся Вселенной.

Во Введении автор излагает цели проводимого им исследования, сравнивая используемый им сценарий бариогенезиса с ранее предложенными в мировой литературе. Затем А.Ю. Смирнов дает перечень результатов, представленных к защите, подчеркивая при этом новизну впервые им полученных, в частности, благодаря учету такой важной топологической характеристики гиперзарядового поля как гипермагнитная спиральность. Все дальнейшие разделы Введения излагаются в полном соответствии со стандартными требованиями ВАК: апробация результатов, теоретическая и практическая значимость, и т.д. Первая глава диссертации, называемая «Эволюция гипермагнитной спиральности в ранней Вселенной: лептогенезис и гипермагниная диффузия» начинается с подробного введения, поясняющего используемый сценарий лептогенезиса в симметричной фазе до фазового перехода, базирующийся на обсуждавшейся ранее в литературе гипотезе затравочной асимметрии право-киральных безмассовых электронов, не взаимодействующих с веществом в рамках Стандартной Модели.

В этом сценарии сохранение нулевых лептонных чисел (кроме правых электронов) продолжается до начала равновесных распадов хиггсовских бозонов в лептон-антилептонные пары, при которых обязательно появляется асимметрия лево-поляризованных частиц. Такие равновесные распады, скорость которых превышает темп хаббловского расширения Вселенной, происходят при температурах Тлт, 10 ТэВ, намного превышающих температуру электрослабого фазового перехода Тэ,>,п = 100 ГэВ. Появление в результате распадов бозонов Хиггса асимметрии левых электронов и нейтрино, наряду с исходным присутствием асимметрии правых электронов, определяет выбор начальных условий решаемой задачи при температуре Туу, = 10 ТэВ.

На этом этапе соискатель вынужден учитывать неизбе>кное взаимодействие левых частиц со сфалеронами — нелинейными левыми объектами Стандартной Модели, отвечающими переходам вакуум-вакуум и приводящих к вымыванию асимметрий как левых частиц, так и самой барионной асимметрии.

Используемая система кинетических уравнений для лептонных чисел описывает указанные процессы в выбранном сценарии, для которого существенным элементом является также учет абелевых аномалий для лептонных токов, приводящих к лептогенезису. В основном, вся первая глава относится к случаю монохроматического спектра гипермагнитной спиральности, эволюция которого описывается уравнением в конформных переменных, замыкающего систему кинетических уравнений лептогенезиса. Из результатов численных расчетов, показанных на рисунках 1.1 и 1.2, замечательным образом следует независимость уровня насыщения асимметрии правых электронов и позитронов от выбора для такой асимметрии начального условия, априорно неизвестного. Свойство численного насьпцения автор поясняет аналитической оценкой, следующей из упрощенного уравнения переноса.

Это, безусловно, дости>кение автора диссертации, демонстрирующее правильность выбранного им сценария лептогенезиса. Другой интересный результат этой главы представлен на рисунке 1.2. Данный рисунок иллюстрирует первое в литературе вычисление исходной асимметрии левых электронов и нейтрино, важное для объяснения возникновения кирального магнитного эффекта в нарушенной фазе, основанного на разности асимметрий правых и левых электронов. В работах других авторов указанная асимметрия постулировалась как начальное условие. Таким образом, само вычисление асимметрии реликтовых нейтрино на основании микрофизики в данной модели уже является фундаментальным результатом для физики нейтрино.

Во второй главе, называемой «Лептогенезис в симметричной фазе ранней Вселенной: барионная асимметрия и эволюция гипермагнитной спиральности», автор рассматривает генерацию барионной асимметрии посредством лептогенезиса в гипермагнитном поле, обладающим как моно- хроматическим спектром гипермагнитной спиральности, так и в случае модельного спектра спиральности Ьг(Й, 8) Сйз, причем в обоих случаях для максимальной спиральности гипермагнитного поля. Используя закон сохранения т'Хуфта для глобального заряда в первом поколении фермионов В/3 — Е, = сопй, т. е. положив асимметрию мюонных и тау лептонов равной нулю на всем этапе эволюции в симметричной фазе, А.Ю.

Смирнов определяет барионную асимметрию как равную нулю в начальный момент времени, что определяется наличием гипермагнитного поля с заданной максимальной спиральностью. Снова, как и в первой главе, в случае непрерывного спектра спиральности показана независимость уровня насьпцения асимметрии правых электронов от выбора для нее начального условия ~,л(цц). Однако большое начальное значение правой асимметрии ~,лацо) = 10 4 оказывается неприемлемым, ведя в данном сценарии к отрицательной барионной асимметрии, т.е.

к доминированию антивещества. Напротив, предположение о малой начальной асимметрии правых электронов приводит к положительной барионной асимметрии, в частности, к ее наблюдаемому значению В,~, 10 '~ для некоторого максимального значения волнового числа в рассматриваемом спектре спиральности. В третьей главе, называемой «Произвольная гипермагнитная спираль- ность и лептогенезис в ранней Вселенной», рассматривается та же модель лептогенезиса„но уже для произвольного соотношения начальных плотностей гипермагнитной энергии и гипермагнитной спиральности, задаваемого параметром д, 0 < д < 1, где левый предел отвечает нулевой спираль- ности, а д = 1 соответствует ее максимальному значению, использованному для упрощения задачи в предыдущих главах диссертации. В качестве реального непрерывного начального спектра плотности гипермагнитного поля рассматривается колмогоровский спектр, рвай,цо) = Ай 51з.

Важным результатом этой главы диссертации является доказательство А.Ю. Смирновым стремления спиральности к ее максимальному значению для мелкомасштабных гипермагнитных полей, вне зависимости от начальных условий. Сама плотность спиральности поля для любого начального д ( 1 хорошо сохраняется, оставаясь на уровне ее начального значения, определяемого затравочным гипермагнитным полем.

С другой стороны, барионная асимметрия Вселенной сильно зависит от параметра спиральности о, никогда не достигая наблюдаемого значения В,~, = 10 'о в случае слишком малого параметра д, и, наоборот, легко выходя до момента фазового перехода на эту величину для гипермагнитного поля с максимальной начальной спиральностью д = 1. В качестве замечания следует отметить, что остается непонятным, насколько все эти выводы останутся справедливыми при каком-то другом выборе спектра начальной плотности магнитной (гипермагнитной) энергии. По-видимому, это пока остается за рамками задач, решенных автором диссертации. Каждая из глав заканчивается обсуждением полученных результатов со сравнением подходов к проблеме генерации барионной асимметрии в данной работе и в статьях конкурирующих групп исследователей, В заключении диссертант кратко перечисляет полученные результаты, указывая те из них, которые впервые получены им (в соавторстве с В.Б.

Семикозом и Д.Д. Соколовым) в данном направлении исследований по проблеме генерации барионной асимметрии в ранней Вселенной. Необходимо отметить, что представленный текст диссертации не лишен недостатков. В первую очередь, это касается стиля изложения материала. Например, структура кинетического уравнения, использованного в первой главе (член (ЕуВу)) находит свое полное объяснение только во второй. На мой взгляд, автор излишне часто использует аббревиатуры для обозначения основных понятий, что требует дополнительных усилий для понимания некоторых утверждений при чтении последних глав диссертации. Также есть технические погрешности в оформлении текста, в частности, нет единообразия в списке цитированной литературы.

Сделанные выше замечания не умаляют достоинств данной работы, которая является существенным шагом на пути решения таких фундаментальных проблем как генерация барионной асимметрии и космологических магнитных полей в ранней Вселенной. Автореферат полностью соответ- ствует содержанию диссертации. Диссертационная работа выполнена на высоком научном уровне, представляет собой законченную научно-квалификационную работу и удовлетворяет всем критериям «Положения о присуждении ученых степеней», утвержденного постановлением Правительства РФ от 24 сентября 2013 года № 842, предъявляемым к диссертациям на соискание ученой степени кандидата наук, а ее автор, Смирнов Александр Юрьевич, заслуживает присуждения ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.02 — теоретическая физика.

Ведущий научный сотрудник кафедры теоретической физики физического факультета Московского государственного университета имени М. В, Ломоносова доктор физикоматематических наук А. Е. Лобанов Декан физического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова доктор физико-математических наук профессор ,. Н. Н. Сысоев Сведения об оппоненте: Лобанов Андрей Евгеньевич; Ученая степень: доктор физико-мат Ученое звание: без звания; Должность: ведущий научный сотрудник; Место работы: Московский государственный университет имени М. В.

Ломоносова, физический факультет, кафедра теоретической физики; Адрес: 119991, Москва, Ленинские горы, 1; Телефон; 8(495)939-31-77; Адрес электронной почты; 1оЬапоч®рЬуз.глац.ги .