Baryonická asymetrie

Baryon asymetrie se vztahuje k přebytku baryonic hmoty o antihmoty baryon v pozorovatelného vesmíru . Ačkoli je k vysvětlení tohoto přebytku předloženo několik hypotéz , z nichž většina se vyskytuje během baryogeneze , žádná z nich není konsenzuální a baryonická asymetrie zůstává jedním z nevyřešených problémů fyziky .

Hypotézy

Porušení symetrie CP

Většina předpokladů o baryonové asymetrii zahrnuje úpravu standardního modelu ve fyzice částic tak, aby určité reakce (zejména ty, které zahrnují slabou interakci ) proběhly snadněji než jejich opak. Tyto předpoklady znamenají porušení CP symetrie . Takové porušení by umožnilo produkci hmoty snadněji než antihmoty během fyzických podmínek bezprostředně následujících po Velkém třesku .

Doposud nebyl dosažen žádný teoretický konsenzus ohledně těchto hypotéz a nebyla učiněna žádná experimentální pozorování týkající se nerovnováhy mezi rychlostmi tvorby hmoty a antihmoty.

Porušení symetrií TP

Další hypotéza uvádí, že rozdíl v dipólovém momentu částic hmoty ve srovnání s antihmotou může způsobit rozdílnou rychlost radioaktivního rozpadu mezi nimi a vysvětlit asymetrii. Takový rozdíl by však narušil T symetrii i paritu .

Provádí se několik experimentů za účelem měření dipólového momentu několika částic, zejména elektronu . K dnešnímu dni nebyl pozorován žádný rozdíl dipólového momentu.

Lokalizovaná nebo odpuzovaná antihmota

Další možné vysvětlení baryonové asymetrie je, že ve vesmíru existují oblasti, kde dominuje hmota, zatímco v jiných se říká, že jim dominuje antihmota. Tyto oblasti by byly značně odděleny a stěží by došlo ke kontaktu mezi hmotou a antihmotou. Bylo by tedy nemožné odlišit hmotu od antihmoty, pokud nejsou v kontaktu, nebo pokud je tento kontakt velmi tenký nebo velmi vzdálený. Obecně se předpokládá, že hranice mezi hmotou a antihmotou budou ležet buď ve velmi vzdálených mezigalaktických prostorech, nebo mimo pozorovatelný vesmír .

Hustota materiálu mezigalaktického prostoru je poměrně dobře známo (asi 1 atomu na krychlový metr ), předpovědi o typ pozorování, že takové oblasti antihmotové výsledku jsou poměrně přesné. Vzhledem k tomu, že nebylo provedeno žádné z těchto pozorování, je možnost, že takové oblasti antihmoty existují ve pozorovatelném vesmíru, málo zohledněna, i když existuje alespoň jedna významná vědecká studie, alfa magnetický spektrometr , který může mimo jiné řešit tento problém .

Další hypotéza naznačuje, že gravitační síla vyvíjená antihmotou může být pro hmotu spíše odpudivá než přitažlivá. Tento předpoklad je však v rozporu s obecnou relativitou , přičemž Einsteinova rovnice specifikuje, že tenzor energetické hybnosti je zdrojem gravitačního pole , z čehož vyplývá, že gravitace je pro antihmotu atraktivní. Další hypotézy naznačují, že existuje možný mechanismus odpuzování mezi hmotou a antihmotou. Dosud však nebylo provedeno žádné astronomické pozorování ukazující existenci odpudivé gravitační síly.

Tyto hypotézy transformují problém asymetrie baryonů na problém oddělení hmoty a antihmoty během baryogeneze.

Poznámky a odkazy

( fr ) Tento článek je částečně nebo zcela převzat z článku anglické Wikipedie s názvem „  Baryonova asymetrie  “ ( viz seznam autorů ) .
  1. (in) Utpal Sarkar , Fyzika částic a astročástic , CRC Press,2007, 544  s. ( ISBN  978-1-58488-931-1 ) , str.  429
  2. (in) Dennis Overbye , „  Od společnosti Fermilab v nové stopě k vysvětlení lidské existence?  " , New York Times ,17. května 2010( číst online )
  3. (en) Hudson, JJ a kol. , „  Lepší měření tvaru elektronu  “ , Nature , sv.  473, n O  7348,26. května 2011, str.  493–6 ( DOI  10.1038 / nature10104 , Bibcode  2011Natur.473..493H , číst online )
  4. (in) Alexander D. Dolgov , „  baryogeneze, 30 let poté  “ , arXiv.org ,1997( shrnutí , číst online )
  5. (in) Keay Davidson a George Smoot , Vrásky v čase , New York, Avon,2008, 158–163  s. ( ISBN  978-0-06-134444-2 )
  6. (in) Joseph Silk , Big Bang , New York, Freeman,1977( číst online ) , s.  299
  7. (in) L. Canetti , pan Drewes a pan Shaposhnikov , „  Hmota a antihmota ve vesmíru  “ , New J. Phys. , sv.  14,2012, str.  095012 ( DOI  10.1088 / 1367-2630 / 14/9/095012 , Bibcode  2012NJPh ... 14i5012C , arXiv  1204.4186 )
  8. (in) Patrick Barry , „  Hon na antihelium: nalezení jediného těžkého jádra antihmoty by mohlo způsobit revoluci v kosmologii  “ , Science News ,12. května 2007( číst online [ archiv ] )
  9. (in) Alexander D. Dolgov , „  Non-GUT baryogenesis  “ , Physics Reports , sv.  222, n O  6,Prosince 1992, str.  312 / 309–386 ( souhrn )

Podívejte se také