Лептогенез - Leptogenesis

Для древней еврейской религиозной работы см. Книга Юбилеев.
Вопрос, Web Fundamentals.svgНерешенная проблема в физике:
Почему в наблюдаемой Вселенной больше материи, чем антивещества?
(больше нерешенных задач по физике)

В физическая космология, лептогенез - общий термин для гипотетических физических процессов, вызвавших асимметрия между лептоны и антилептоны в очень ранняя вселенная, в результате чего в настоящее время лептоны преобладают над антилептонами. В настоящее время принято Стандартная модель, лептонное число практически сохраняется при температурах ниже ТэВ масштаб, но туннельные процессы можно изменить это число; при более высокой температуре он может измениться из-за взаимодействия с сфалероны, частицы, подобные сущностям.[1] В обоих случаях задействованный процесс связан с слабая ядерная сила, и является примером хиральная аномалия.

Такие процессы могли гипотетически создать лептоны в ранней Вселенной. В этих процессах барион число также не сохраняется, и поэтому барионы должны были быть созданы вместе с лептонами. Предполагается, что такое несохранение барионного числа действительно имело место в ранней Вселенной и известно как бариогенез. Однако в некоторых теоретических моделях предполагается, что лептогенез также произошел до бариогенеза; таким образом, термин лептогенез часто используется для обозначения несохранения лептонов без соответствующего несохранения барионов. В стандартной модели разница между лептонным числом и барионным числом точно сохраняется, так что лептогенез без бариогенеза невозможен. Таким образом, такой лептогенез подразумевает расширение стандартной модели.[1]

Лептонная и барионная асимметрии влияют на гораздо более понятные Нуклеосинтез Большого взрыва в более позднее время, когда свет атомные ядра начал формироваться. Для успешного синтеза легких элементов необходимо, чтобы количество барионов и антибарионов не достигало одной миллиардной доли, когда Вселенной всего несколько минут.[2] Асимметрия числа лептонов и антилептонов не является обязательной для нуклеосинтеза Большого взрыва. Однако сохранение заряда предполагает, что любая асимметрия заряженных лептонов и антилептонов (электроны, мюоны и частицы тау ) должна быть того же порядка, что и барионная асимметрия.[3] Наблюдения за первобытным гелий-4 Изобилие устанавливает верхний предел любой лептонной асимметрии, находящейся в нейтринном секторе, который не очень строг.[2]

Теории лептогенеза используют суб-дисциплины физика Такие как квантовая теория поля, и статистическая физика, чтобы описать такие возможные механизмы. Бариогенез, генерация барион-антибарионной асимметрии и лептогенез могут быть связаны процессами, которые превращают барионное число и лептонное число друг в друга. (Непертурбативный) квантовый Аномалия Адлера – Белла – Джекива может привести к сфалероны, который может превращать лептоны в барионы и наоборот.[4] Таким образом, Стандартная модель в принципе может предоставить механизм для создания барионов и лептонов.

Простая модификация Стандартной модели, которая вместо этого может реализовать программу Сахарова, предложена М. Фукугита и Т. Янагида.[5] Стандартная модель расширена за счет добавления правша нейтрино, что позволяет реализовать качели механизм и придавая нейтрино массу. В то же время расширенная модель способна спонтанно генерировать лептоны из распадов правых нейтрино. Наконец, сфалероны способны преобразовывать спонтанно генерируемую лептонную асимметрию в наблюдаемую барионную асимметрию. Из-за своей популярности весь этот процесс иногда называют просто лептогенезом.[6]

Смотрите также

  • Бариогенез - Гипотетические процессы, которые могут вызвать барионную асимметрию, отдавая предпочтение материи (барионам) перед антивеществом (антибарионы)

Рекомендации

  1. ^ а б Кузьмин В.А., Рубаков В.А., Шапошников М.Е. (1985). Об аномальном электрослабом несохранении барионного числа в ранней Вселенной. Physics Letters B, 155 (1-2), 36-42.
  2. ^ а б Г. Стейгман (2007). «Изначальный нуклеосинтез в эпоху точной космологии». Ежегодный обзор ядерной науки и физики элементарных частиц. 57 (1): 463–491. arXiv:0712.1100. Bibcode:2007ARNPS..57..463S. Дои:10.1146 / annurev.nucl.56.080805.140437. S2CID  118473571.
  3. ^ Симха, Вимал; Стейгман, Гэри (2008). «Сдерживание универсальной лептонной асимметрии». Журнал космологии и физики астрономических частиц. 2008 (8): 011. arXiv:0806.0179. Bibcode:2008JCAP ... 08..011S. Дои:10.1088/1475-7516/2008/08/011. ISSN  1475-7516. S2CID  18759540.
  4. ^ Барбьери, Риккардо; Креминелли, Паоло; Струмия, Алессандро; Тетрадис, Николаос (2000). «Бариогенез через лептогенез». Ядерная физика B. 575 (1–2): 61–77. arXiv:hep-ph / 9911315. Bibcode:2000НуФБ.575 ... 61Б. Дои:10.1016 / s0550-3213 (00) 00011-0. S2CID  1413779.
  5. ^ М. Фукугита, Т. Янагида (1986). «Бариогенез без великого объединения». Письма по физике B. 174 (1): 45. Bibcode:1986ФЛБ..174 ... 45Ф. Дои:10.1016/0370-2693(86)91126-3.
  6. ^ Дэвидсон, Саша; Нарди, Энрико; Нир, Йосеф (2008-06-09). «Лептогенез». Отчеты по физике. 466 (4–5): 105–177. arXiv:0802.2962. Bibcode:2008ФР ... 466..105Д. Дои:10.1016 / j.physrep.2008.06.002. ISSN  0370-1573.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка