Leptogeneze - Leptogenesis

Starověké židovské náboženské práce viz Kniha jubileí.
Question, Web Fundamentals.svgNevyřešený problém ve fyzice:
Proč má pozorovatelný vesmír více hmoty než antihmoty?
(více nevyřešených problémů ve fyzice)

v fyzikální kosmologie, leptogeneze je obecný termín pro hypotetické fyzikální procesy, které vedly k asymetrie mezi leptony a antileptony v velmi raný vesmír, což má za následek dnešní dominanci leptonů nad antileptony. V současné době přijato Standardní model, leptonové číslo je téměř zachován při teplotách pod TeV měřítko, ale tunelovací procesy může toto číslo změnit; při vyšší teplotě se může změnit interakcí s sfalerony, částicovité entity.[1] V obou případech se příslušný proces týká slabá jaderná síla, a je příkladem chirální anomálie.

Takové procesy mohly hypoteticky vytvořit leptony v raném vesmíru. V těchto procesech baryon počet je také nekonzervovaný, a proto by spolu s leptony měly být vytvořeny baryony. Taková nezachování baryonového čísla se skutečně předpokládá, že k němu došlo v raném vesmíru, a je známá jako baryogeneze. V některých teoretických modelech se však navrhuje, aby k leptogenezi došlo také před baryogenezí; termín leptogeneze se tedy často používá k označení nekonzervování leptonů bez odpovídající nekonzervace baryonů. Ve standardním modelu je rozdíl mezi leptonovým číslem a baryonovým číslem přesně zachován, takže leptogeneze bez baryogeneze je nemožná. Takováto leptogeneze tedy implikuje rozšíření standardního modelu.[1]

Asymetrie leptonu a baryonu ovlivňují mnohem lépe pochopitelné Nukleosyntéza velkého třesku později, během kterého světlo atomová jádra se začaly formovat. Úspěšná syntéza světelných prvků vyžaduje, aby existovala nerovnováha v počtu baryonů a antibaryonů na jednu část za miliardu, když je vesmír starý několik minut.[2] Asymetrie v počtu leptonů a antileptonů není pro nukleosyntézu velkého třesku povinná. Zachování náboje však naznačuje, že jakákoli asymetrie v nabitých leptonech a antileptonech (elektrony, miony a tau částice ) by měl být stejného řádu jako baryonová asymetrie.[3] Pozorování pravěku helium-4 abundance stanoví horní limit pro jakoukoli leptonovou asymetrii sídlící v sektoru neutrin, což není příliš přísné.[2]

Teorie leptogeneze využívají subdisciplíny fyzika jako kvantová teorie pole, a statistická fyzika, popsat takové možné mechanismy. Baryogeneze, tvorba asymetrie baryon – antibaryon a leptogeneze mohou být spojeny procesy, které převádějí baryonové číslo a leptonové číslo do sebe. (Neporušující) kvantum Anomálie Adler – Bell – Jackiw může mít za následek sfalerony, který dokáže převést leptony na baryony a naopak.[4] Standardní model je tedy v zásadě schopen poskytnout mechanismus pro vytváření baryonů a leptonů.

Jednoduchou modifikaci standardního modelu, který je místo toho schopen realizovat program Sacharova, navrhla M. Fukugita a T. Yanagida.[5] Standardní model je rozšířen přidáním pravák neutrina, která umožňují provádění mechanismus houpačky a poskytnutí neutrinu hmotou. Rozšířený model je zároveň schopen spontánně generovat leptony z rozpadů pravorukých neutrin. Nakonec jsou sfalerony schopné převést spontánně generovanou leptonovou asymetrii na pozorovanou baryonickou asymetrii. Díky své popularitě je celý tento proces někdy označován jednoduše jako leptogeneze.[6]

Viz také

  • Baryogeneze - Předpokládané procesy, které by mohly způsobit baryonickou asymetrii, upřednostňující hmotu (baryony) před antihmotou (antibaryony)

Reference

  1. ^ A b Kuzmin, V. A., Rubakov, V. A., & Shaposhnikov, M. E. (1985). Na anomální nezachování elektroslabého baryonového čísla v raném vesmíru. Fyzikální písmena B, 155 (1-2), 36-42.
  2. ^ A b G. Steigman (2007). „Prvotní nukleosyntéza v éře přesné kosmologie“. Výroční přehled jaderné a částicové vědy. 57 (1): 463–491. arXiv:0712.1100. Bibcode:2007ARNPS..57..463S. doi:10.1146 / annurev.nucl.56.080805.140437. S2CID  118473571.
  3. ^ Simha, Vimal; Steigman, Gary (2008). „Omezení univerzální leptonové asymetrie“. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. 2008 (8): 011. arXiv:0806.0179. Bibcode:2008JCAP ... 08..011S. doi:10.1088/1475-7516/2008/08/011. ISSN  1475-7516. S2CID  18759540.
  4. ^ Barbieri, Riccardo; Creminelli, Paolo; Strumia, Alessandro; Tetradis, Nikolaos (2000). „Baryogeneze prostřednictvím leptogeneze“. Jaderná fyzika B. 575 (1–2): 61–77. arXiv:hep-ph / 9911315. Bibcode:2000NuPhB.575 ... 61B. doi:10.1016 / s0550-3213 (00) 00011-0. S2CID  1413779.
  5. ^ M. Fukugita, T. Yanagida (1986). „Baryogeneze bez velkého sjednocení“. Fyzikální písmena B. 174 (1): 45. Bibcode:1986PhLB..174 ... 45F. doi:10.1016/0370-2693(86)91126-3.
  6. ^ Davidson, Sacha; Nardi, Enrico; Nir, Yosef (06.06.2008). „Leptogeneze“. Fyzikální zprávy. 466 (4–5): 105–177. arXiv:0802.2962. Bibcode:2008PhR ... 466..105D. doi:10.1016 / j.physrep.2008.06.002. ISSN  0370-1573.

Další čtení

externí odkazy