Aspects of baryon and lepton number non-conservation in the Standard model of particle interactions and beyond

Abstract

Práce je zaměřena na narušení leptonového a baryonového čísla a na flavou- rovou fyziku v teoriích za Standardním modelem částicových interakcí. Nejdříve diskutujeme souvislosti mezi náhodnými a předepsanými symetriemi. Například ukazujeme, že Levi-Civitův symbol na prostoru barev kvantové chro- modynamiky lze chápat jako jediný netransformující se objekt formálně nesoucí baryonový náboj, a tudíž jeho absence v lagrangiánu daného modelu implikuje zachování baryonového čísla. Dále analyzujeme dva minimální scénáře kvark-leptonové unifikace: " Mini- mální model kvark-leptonové symetrie" a jeho rozšíření mechanismem " inverzní houpačky". Zkoumáme, zda tyto modely dokážou do nějaké míry popsat experi- mentálně pozorované anomálie v rozpadech B mesonů. Nakonec studujeme možné efekty kalibračních leptokvarků v terorii kvark- leptonové unifikace a jejích jednoduchých rozšířeních o leptony vektorového typu. Berouce plně v potaz volnost v mezigeneračním směšování mezi kvarky a leptony, sestavujeme katalog experimentálních měření, které v současnosti tvoří hranici vyloučené části parametrického prostoru uvažovaných modelů. Dále argumentu- jeme, že vysvětlení B anomálií ve slabých nutrálních proudech v...

This work is devoted to baryon and lepton number violation and flavour physics in theories beyond the Standard Model of particle interactions. First, the relations between the accidental and imposed symmetries are dis- cussed. For example, we argue that the Levi-Civita tensors in the color space may be understood as a unique spurion carrying the baryon number, and as such its absence in the Lagrangian of a specific model indicates baryon number conservation. Afterwards, the two minimal scenarios of quark-lepton unification are ana- lyzed in detail: the Minimal quark-lepton symmetry model and its extension by the inverse seesaw mechanism. We investigate if the observed anomalies in the B-meson decays could be to some extent accommodated within these models. Finally, possible low-energy effects of gauge leptoquarks are studied in the theory of quark-lepton unification and its simple extensions by vector-like leptons. Taking fully into account the freedom in the quark-lepton mixing, a catalogue of measurements currently forming the border of the excluded parameter space is found. We argue that, within the considered class of models, the gauge leptoquark can account for the discrepancies in the neutral-current B decays if and only if at least two extra generations of weak-isosinglet leptons exist. 1