Physics

Názov v sekundárnom jazyku práce: Field-theoretic renormalization group methods in nonequilibrium stochastic dynamics

Anotácia v hlavnom jazyku práce: V posledných rokoch nadobudla značný význam interdisciplinárna oblasť výskumu zaoberajúca sa rôznymi reakčno-difúznymi modelmi. Takéto modely možno použiť na opis rôznorodých javov akými sú napr. šírenie porúch v materiáli, vývoj infekcií v biologických systémoch, alebo aj politických názorov. Hlavná pozornosť bude zameraná na výskum škálového správania sa a jeho aspektov v rôznych typoch perkoláčného procesu. Dynamika procesov s premenným počtom agentov je opísaná pomocou riadiacich rovníc pre pravdepodobnosti, ktoré je možné preformulovať do rovníc pre stavové vektory pomocou Doi mechanizmu a tieto následne transformovať ako teoreticko-poľové modely pre fluktuujúce polia s určitými efektívnymi účinkami. Typickým znakom týchto modelov je prítomnosť silných fluktuácií v kritickej oblasti, ktoré znemožňujú použitie obyčajnej poruchovej teórie. Je potrebné aplikovať poruchové metódy kvantovej-teórie poľa, funkcionálneho integrovania a renormalizačnej grupy. Pomocou nich by sa preskúmali dané účinky s cieľom identifikácie zaujímavého makroskopického správania. Z praktického hľadiska by podobne ako v teórii kritických javov boli študované univerzálne veličiny typu kritických indexov a počítané v rámci danej poruchovej schémy. Konkrétne výpočty by boli realizované vo forme Feynmanovych diagramov, pričom snaha by bola smerovaná na vylepšenie existujúcich viacslučkových výsledkov.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: In recent years, an interdisciplinary field of research dealing with different reaction-diffusion models has gained considerable importance. Such models can be used to describe diverse phenomena such as the propagation of disturbances in matter, the evolution of infections in biological systems, or even political views. The main focus will be on the investigation of scaling behaviour and its aspects in different types of percolation process. The dynamics of processes with a variable number of agents is described using governing equations for probabilities, which can be reformulated into equations for state vectors using the Doi mechanism, and these can then be transformed as field-theoretic models for fluctuating fields with certain effective effects. A typical feature of these models is the presence of strong fluctuations in the critical region that preclude the use of ordinary perturbation theory. It is necessary to apply the perturbation methods of quantum-field theory, functional integration and renormalization group. Using these, the effects in question would be investigated in order to identify the macroscopic behavior of interest. From a practical point of view, similar to critical phenomena theory, universal quantities of the type of critical indices would be studied and computed within a given perturbation scheme. Specific calculations would be implemented in the form of Feynman diagrams, with efforts directed at improving existing multi-loop results.

Školiteľ: Lučivjanský, Tomáš, RNDr. PhD., univerzitný docent

Názov v sekundárnom jazyku práce: Polarimetry of variable stars using small telescopes

Anotácia v hlavnom jazyku práce: Táto dizertačná práca skúma polarimetrické vlastnosti premenných hviezd pomocou malými ďalekohľadmi a demonštruje, že presné a vedecky hodnotné merania polarizácie možno dosiahnuť aj s takýmto prístrojovým vybavením. Výskum sa zameriava predovšetkým na zákrytové dvojhviezdy a kataklizmatické premenné hviezdy s masívnymi akréčnými diskami, kde polarimetria poskytuje dôležité obmedzenia týkajúce sa geometrie systému, procesov rozptylu, magnetických polí a okolitej hmoty. Jedným z cieľov dizertačnej práce bude návrh a konštrukcia špecializovaného polarimetrického prístroja optimalizovaného pre malé teleskopy, po ktorom bude nasledovať komplexné testovanie pozorovacieho prístroja. Okrem toho bude vyvinutý kompletný systém redukcie dát a špecializované softvérové nástroje na efektívne a spoľahlivé spracovanie, modelovanie a analýzu polarimetrických údajov. Cieľom je ukázať možnosti polarimetrie v rámci astrofyzikálneho výskumu premenných hviezd a demonštrovať významný vedecký prínos, ktorý môžu malé observatóriá priniesť k dlhodobému monitorovaniu komplexných premenných systémov.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: This thesis investigates the polarimetric properties of variable stars using small-aperture telescopes, demonstrating that precise and scientifically valuable polarisation measurements can be achieved with modest instrumentation. The research focuses primarily on eclipsing binary systems and cataclysmic variables with massive accretion disks, where polarimetry provides important constraints on system geometry, scattering processes, magnetic fields, and circumstellar structures. One of the objectives of the thesis will be the design and construction of a dedicated polarimetric instrument optimised for small telescopes, followed by comprehensive testing and characterisation of the observational setup. In addition, a complete data reduction pipeline and specialised software tools will be developed to efficiently and reliably process, model, and analyse polarimetric data. The aim is to show the possibilities of polarimetry measurements in stellar astrophysics and demonstrate the significant scientific contribution that small observatories can make to long-term monitoring of complex variable systems.

Školiteľ: Parimucha, Štefan, doc. Mgr. PhD.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Prediction of photometric parameters of eclipsing binaries using a machine learning method

Anotácia v hlavnom jazyku práce: Zákrytové dvojhviezdy patria medzi premenné hviezdy, ktorých analýzou svetelnej krivky sme schopný získať základne fotometrické parametre zložiek, ako sú sklon obežnej dráhy, pomer hmotností zložiek, pomer ich efektívnej teploty, relatívne polomery a svietivosti. V kombinácii so spektroskopickými pozorovaniami môžeme určiť absolútne parametre ako sú hmotnosti, polomery, svietivosti a vzájomné vzdialenosti zložiek. Tie je možné spočítať, hoci s nižšou presnosťou, aj v prípade, že poznáme nezávisle určené vzdialenosti sústav. Túto metódu je vhodné využiť hlavne na dáta dostupné z archívu družice GAIA, ktorá pozorovala viac ako 2.1 milióna zákrytových dvojhviezd. Ich analýza súčasnými postupmi a metódami je ale prakticky nemožná, keďže všetky metódy vyžadujú silnú interakciu od používateľa, hlavne pri určení počiatočných parametrov. Jednou z možných ciest ich ďalšieho výskumu je aplikácia metód strojového učenia na veľké súbory dát a určenie hraníc fotometrických parametrov z ich svetelných kriviek, ktoré by následne boli použité na ich presné určenie pomocou balíkov ako je napr. ELISa. Z týchto parametrov sa pri známej paralaxe následne určia absolútne parametre sústav.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: Eclipsing binaries are a type of variable star whose light curve analysis allows us to derive fundamental photometric parameters of their components, such as the orbital inclination, mass ratio, effective temperature ratio, relative radii, and luminosities. When combined with spectroscopic observations, we can determine absolute parameters, including masses, radii, luminosities, and the mutual distances between the components. These parameters can also be estimated, albeit with lower precision, if independent distance measurements of the systems are available. This method is particularly useful for analyzing data from archives like the GAIA satellite, which has observed over 2.1 million eclipsing binaries. However, analyzing this vast dataset using current methods is practically imposible, as all existing approaches require strong user interaction, especially in setting initial parameters. One promising way for further research is applying machine learning techniques to large datasets to estimate the boundaries of photometric parameters from their light curves. These estimates can then be refined using specialized software packages, such as ELISa. With known parallax measurements, the absolute parameters of the systems can subsequently be determined.

Školiteľ: Parimucha, Štefan, doc. Mgr. PhD.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Entanglement and topological nontrivial quantum states in low-dimensional spin systems

Anotácia v hlavnom jazyku práce: Cieľom dizertačnej práce je štúdium previazanosti a topologických vlastností kvantových stavov v nízkorozmerných spinových systémoch. Práca sa zameriava na presné alebo numericky presné výpočty vybraných modelov spinových systémov s cieľom detailne analyzovať ich kvantové korelácie. Rôzne miery kvantovej previazanosti budú skúmané ako diagnostické nástroje na identifikáciu a charakterizáciu previazanosti v nízkorozmerných spinových systémoch. Osobitná pozornosť bude venovaná topologicky netriviálnym Haldaneovým a klastrovým Haldaneovým fázam a ich štruktúre previazanosti. Práca sa tiež zameria na štúdium kvantových fázových prechodov medzi triviálnymi a topologickými fázami prostredníctvom prejavov kvantovej previazanosti.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: The aim of this PhD thesis is to study entanglement and topological properties of quantum states in low-dimensional spin systems. The work focuses on exact or numerically exact calculations of selected spin models in order to achieve a detailed analysis of their quantum correlations. Various entanglement measures will be investigated as diagnostic tools for identifying and characterizing entanglement in low-dimensional spin systems. Special attention will be devoted to topologically nontrivial Haldane and cluster-based Haldane phases and their entanglement structure. Furthermore, the thesis will explore quantum phase transitions between trivial and topological phases through entanglement signatures.

Školiteľ: Strečka, Jozef, doc. RNDr. PhD.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Strange particles production studied via two-particle angular correlations in the ALICE experiment at the LHC

Školiteľ: Bombara, Marek, doc. RNDr. PhD.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Topological phases in frustrated antiferromagnetics

Anotácia v hlavnom jazyku práce: Antisymetrická spinová výmenná interakcia typu Dzyaloshinskii-Moriya (DMI) môže viesť k vzniku skrútených magnetických štruktúr. Tieto topologické stavy vzbudili veľký záujem najmä po experimentálnom pozorovaní netriviálnych magnetických konfigurácií, nazývaných magnetické skyrmionové mriežky, ktoré majú potenciálne technologické aplikácie [1]. Vo feromagnetických (FM) systémoch vzniká skyrmionová fáza z konkurencie medzi FM interakciami a DMI a je stabilizovaná magnetickým poľom a tepelnými fluktuáciami. Podobná antiferomagnetická (AFM) skyrmionová fáza bola objavená vo frustrovanom klasickom Heisenbergovom AFM na trojuholníkovej mriežke v poli a to nielen s DMI [2], ale aj bez DMI v dôsledku interakcií medzi ďalšími susedmi [3]. Ukázalo sa, že magnetická frustrácia môže zlepšiť stabilitu skyrmiónovej fázy [4] a že použitie AFM v zariadeniach založených na skyrmionoch má určité výhody oproti implementácii FM [5].

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: An antisymmetric Dzyaloshinskii-Moriya spin exchange interaction (DMI) can lead to the formation of twisted magnetic structures. These topological states have attracted much interest mainly after the experimental observation of nontrivial magnetic configurations, called magnetic skyrmion lattices, which have potential technological applications [1]. In ferromagnetic (FM) systems, the skyrmion phase arises from the competition between FM interactions and DMI and it is stabilized by a magnetic field and thermal fluctuations. A similar antiferromagnetic (AFM) skyrmion phase has been discovered in the frustrated classical AFM triangular-lattice Heisenberg model in the field not only with DMI [2] but also without DMI due to further neighbor exchange interactions [3]. It has been shown that magnetic frustration can improve stability of the skyrmion phase [4] and that the usage of AFMs in skyrmion-based devices has certain advantages over the implementation of FM magnets [5].

Školiteľ: Žukovič, Milan, prof. RNDr. PhD.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Transportné vlastnosti kovových altermagnetov

Anotácia v hlavnom jazyku práce: First principles electronic structure calculations represent state-of-the-art parameter free theoretical approach. A significant interest from fundamental point of view has recently attracted altermagnetic materials [1,2]. Altermagnets, distinguished as the third magnetic phase, posses properties of antiferromagnets from magnetic point of view but their electronic states in particular parts of the Brillouin zone resembles ferromagnetic materials. The aim of the thesis is to use first-principles calculation within density functional theory [3] to study electronic structure and magnetism of selected three-dimensional and two-dimensional altermagnets relevant for future technological applications.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: Výpočty elektrónovej štruktúry z prvých princípov predstavujú najmodernejší teoretický prístup bez potreby fenomenologických parametrov. Značný záujem z fundamentálneho hľadiska v poslednom čase priťahujú altermagnetické materiály [1,2]. Altermagnety, vyčlenené ako tretia magnetická fáza, majú z magnetického hľadiska vlastnosti antiferomagnetov, ale ich elektrónové stavy v istých častiach Brillouinovej zóny pripomínajú feromagnetické materiály. Cieľom dizertačnej práce je pomocou výpočtov z prvých princípov v rámci teórie funkcionálu hustoty [3] študovať elektrónovú štruktúru a transportné vlastnosti vybraných trojrozmerných a dvojrozmerných altermagnetov relevantných pre budúce technologické aplikácie.

Školiteľ: Gmitra, Martin, RNDr. PhD.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Vector meson production study at ALICE experiment

Školiteľ: Vaľa, Martin, RNDr. PhD.