Барионная асимметрия

Барионная асимметрия относится к наблюдению, что, по-видимому, во Вселенной есть материя, но мало антиматерии. Мы не видим галактик, состоящих из антиматерии, и не наблюдаем гамма-лучей, которые могли бы возникнуть, если бы большие куски антиматерии аннигилировали с материей. Следовательно, в ранние времена, когда присутствовали и то, и другое, материи должно было быть немного больше, чем антиматерии. Это количественно определяется с помощью параметра асимметрии

η знак равно н б а р у о н − н а н т я б а р у о н н п час о т о н

Из космологических измерений, таких как WMAP,

η ≈ ( 6 ± 0,25 ) × 10 − 10

Однако источник барионной асимметрии считается одной из больших проблем физики.

Каково в настоящее время состояние искусства в отношении этой головоломки? Какое наилучшее соответствие мы можем получить из Стандартной модели? Что мы получаем от моделирования решетки?

Небольшое замечание: мы не можем видеть галактики, состоящие из антиматерии, потому что она взаимодействует со светом так же, как и обычная материя (антифотона нет).
@LeosOndra Мы ожидаем увидеть с Земли антигалактики по характерным линиям в гамма-спектре. Эти аннигиляции будут происходить из-за пыли и облаков антивещества, окружающих такую ​​галактику, на границе с пространством, окружающим галактику. Межгалактическая область будет изобиловать аннигиляциями пыли и облаков частиц, которые будут иметь характерные линии в спектре. Они не были обнаружены.
продолжение: Если бы было столько же галактик, сколько и антигалактик, столкновения были бы вероятными, и при столкновении они были бы отличным источником характерных гамма-излучений от аннигиляций. Таких тоже не обнаружено. Если бы они были, мы бы увидели антигалактику, за исключением того, что, возможно, мы не смогли бы узнать, какая из двух столкнувшихся галактик была антигалактикой.

Ответы (4)

Для достижения ненулевой барионной асимметрии необходимо выполнение так называемых условий Сахарова:

  • Барион Б нарушение
  • Нарушение C-симметрии и нарушение CP-симметрии
  • Взаимодействия вне теплового равновесия

Если хотя бы одна из этих «асимметрий» или «неуравновешенностей» отсутствует, общее Б Вселенной останется нулевым.

Стандартная модель сохраняет Б пертурбативно (барионное число - это случайная симметрия, сохраняемая перенормируемыми взаимодействиями), поэтому оно нарушает первое условие. На самом деле, несмотря на нарушение C и CP, нарушение CP через матрицу CKM слишком слабое, поэтому даже второе условие не выполняется. Типичные процессы, описываемые Стандартной моделью, также имеют тенденцию быть близкими к тепловому равновесию, но нарушения одного условия достаточно, поэтому нам не нужно слишком подробно говорить о последнем заявлении, которое я сделал. Вывод ясен: для создания барионной асимметрии нужны модели за пределами Стандартной модели. Это известно уже несколько десятков лет.

Однако Стандартная модель содержит своего рода обобщенные инстантоны, сфалероны, которые могут преобразовывать лептонное число л к Б наоборот. Итак, первое условие, Б нарушения, может быть заменен комбинацией сфалеронов СМ и л нарушение.

Поэтому моделями, порождающими барионную асимметрию, может быть как традиционный «бариогенез», при котором явно нарушается барионное число, так и «лептогенез», при котором нарушается лептонное число, а затем лептонная асимметрия также преобразуется в барионную асимметрию. Можно обсуждать различные тепловые и нетепловые версии этих процессов в рамках различных теорий, выходящих за рамки Стандартной модели, таких как теории великого объединения. Теории великого объединения весьма характерны для литературы, поскольку характерный масштаб физических явлений, ответственных за лептогенез или бариогенез, обычно считается близким к масштабу ТВО, до 15 порядков выше энергий БАК.

Литература по лептогенезу и бариогенезу сравнительно велика. Например, оба слова встречаются в заголовках более 700 раз, см.

http://inspirehep.net/search?ln=en&p=find+title+baryogenesis&f=&action_search=Поиск
http://inspirehep.net/search?ln=en&p=find+title+leptogenesis&f=&action_search=Поиск

Я приглашаю вас проверить некоторые из этих документов. Конечно, на данный момент не существует общеприемлемой, однозначно лучшей модели лептогенеза или бариогенеза, потому что нет и явно предпочтительной модели помимо Стандартной модели. Физики просто не знают, каков правильный механизм возникновения барионной асимметрии. Тем не менее, эта область достаточно развита, чтобы новые предлагаемые модели физики за пределами Стандартной модели регулярно проверялись на предмет того, предоставляют ли они нам жизнеспособный механизм бариогенеза или лептогенеза.

Жизнеспособная форма лептогенеза или бариогенеза обычно требуется вместе с достаточно реалистичной реализацией космической инфляции и другими космологическими ограничениями, связанными с достаточно высокими энергетическими масштабами (например, отсутствие проблемы модулей и т. д.).

Единственным источником асимметрии в Стандартной модели является СР-нарушение , и хотя в Стандартной модели есть СР-нарушение, оно недостаточно велико, чтобы объяснить наблюдаемую асимметрию. Ожидается, что асимметрия будет объяснена некоторым расширением стандартной модели, но на данный момент мы не знаем, какое из предложенных расширений является виновником.

какая η мы получаем из Стандартной модели, используя СР-нарушение?
Есть две проблемы с бариогенезом СМ. Во-первых: бозон Хиггса слишком тяжел для того, чтобы электрослабый фазовый переход был достаточно сильным (для бариогенеза он должен быть первого порядка, но на самом деле это второй порядок в СМ), поэтому бариогенез даже толком не начинается. Второе: даже если вы притворитесь, что фазовый переход достаточно силен, СР-нарушение слишком мало. На много порядков слишком мало. Попробуйте , например , arxiv.org/abs/hep-ph/9312215 . Таким образом, все исследования бариогенеза с тех пор были сосредоточены на физике, выходящей за рамки стандартной модели.

Что, если сила гравитации между материей и антиматерией скорее отталкивающая, чем притягивающая (чтобы ответить на этот вопрос, в ЦЕРНе проводится эксперимент)? Тогда все галактики из антиматерии были бы связаны гравитацией в суперскопления (точно так же, как галактики из материи), и мы не увидели бы никаких столкновений между галактиками из материи и галактик из антиматерии, потому что их суперскопления отталкивали бы друг друга. Кроме того, пространство между сверхскоплениями было бы давно освобождено из-за комбинации аннигиляции между материей и антиматерией и отталкивающего гравитационного взаимодействия, что развеяло опасения, высказанные @anna v. Наблюдаемая асимметрия могла быть артефактом нашей ограниченности. способность наблюдения (сигнатур антивещества) за пределами нашего локального сверхскопления. Может ли это также объяснить темную энергию?

Для того чтобы это было совместимо с наблюдаемым распределением темной материи в крупномасштабной Вселенной (связанные нити, разделенные пустотами с суперскоплениями обычной материи, расположенными подобно бусинкам на нитке), необходимо, чтобы частицы темной материи (какими бы они ни были) быть их собственными античастицами (как фотоны) и притягивать к ним как материю, так и антиматерию обычного типа посредством гравитации.

  1. Наш Большой взрыв произвел только материю. 2. Большой взрыв может производить либо только материю, либо только антиматерию. 3. Было образовано множество вселенных (только две не годятся). Половина из них содержит только материю. Другая половина содержит только антивещество. Формирование вселенных будет продолжаться. У него нет ни известного начала, ни известного конца.
Я называю махинациями, давайте посмотрим на вашу ссылку.
Барионная асимметрия
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v