Bariogénesis en el modelo estándar, Diapositivas de Física

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Bariog´enesis

Bariog´enesis en el Modelo Est´andar

Laura Pab´on

UPTC

Febrero 12, 2018

Resumen

Introducci´on

-Eras comol´ogicas -Bariog´enesis -Condiciones de Sakharov

Resumen

Introducci´on

-Eras comol´ogicas -Bariog´enesis -Condiciones de Sakharov

Bariog´enesis en el Modelo Est´andar

-Simetr´ıa B − L = 0 conservada. -Violaci´on CP -Salida del equilibrio t´ermico

Leptog´enesis

-Mecanismo See-Saw -Lagrangiano del sector lept´onico

Simetr´ıa B − L = 0 conservada

El Lagrangiano m´as general es invariante bajo el grupo gauge y bajo simetr´ıa globales como la simetr´ıas B y L (son accidentales). En 1976, ’t Hooft demostr´o que procesos no perturbativos (instatones) violan B + L. Los procesos no perturbativos generan n estados de configuraciones de vac´ıo (n´umeros de Chern-Simons). En el Modelo est´andar hay 3 generaciones de fermiones,

∆B = ∆L = Nf ∆Ncs = ± 3 n

La barrera de energ´ıa es: Eesf ' 10 Tev

Bariog´enesis

 Cuando T < TEW , Γ ∼ e−^4 π/α, (α(W, g))  Cuando T ≥ TEW , Γ ∼ α^5 ln α−^1 T 4

Figure 1: Proceso esfaleron

Violaci´on CP en el Modelo Est´andar

La violaci´on de la invarianza C fue descubierta en 1957 y la violaci´on CP en 1964. La violaci´on CP requiere la existencia de fases complejas. El lagrangiano Yukawa del Modelo Est´andar contiene acoples complejos, introducidos para generar la masa de los fermiones.

VCKM =

Vud Vus Vub Vcd Vcs Vcb Vtd Vts Vtb

Violaci´on CP en el Modelo Est´andar

Los efectos de violaci´on CP se observan en la siguiente matriz:

VCKM =

c 1 −s 1 c 3 −s 1 s 3 s 1 c 2 c 1 c 2 c 3 − s 2 s 3 eiδ^ c 1 c 2 s 3 + s 2 c 3 eiδ s 1 s 2 c 1 s 2 c 3 + c 2 s 3 eiδ^ c 2 s 2 s 3 − c 2 c 3 eiδ

CKM

• δ es la ´unica fuente posible de violaci´on CP. -En el ME la violaci´on CP es un fen´omeno de baja energ´ıa.

Violaci´on CP en el Modelo Est´andar

Toy Model

Consideremos 4 fermiones f 1 ,..., 4 y dos campos escalares X y Y.

Violaci´on CP en el Modelo Est´andar

Toy Model

Consideremos 4 fermiones f 1 ,..., 4 y dos campos escalares X y Y.

El Lagrangiano de interacci´on es el siguiente:

L = g 1 Xf 2 † f 1 + g 2 Xf 4 † f 3 + g 3 Y f 1 † f 3 + g 4 Y f 2 † f 4 + c.c.

A nivel ´arbol las ratas de decaimiento son:

X f 2

f 1 g (^1) X f 4

f 3 g (^2) Y f 1

f 3 g (^3) Y f 2

f 4 g 4

Γ(X → f 1 + f 2 ) = |g 1 |^2 IX Γ(X → f 1 + f 2 ) = |g 1 ∗ |^2 IX IX = IX ⇒

Violaci´on CP en el Modelo Est´andar

Toy Model

Consideremos 4 fermiones f 1 ,..., 4 y dos campos escalares X y Y.

El Lagrangiano de interacci´on es el siguiente:

L = g 1 Xf 2 † f 1 + g 2 Xf 4 † f 3 + g 3 Y f 1 † f 3 + g 4 Y f 2 † f 4 + c.c.

A nivel ´arbol las ratas de decaimiento son:

X f 2

f 1 g (^1) X f 4

f 3 g (^2) Y f 1

f 3 g (^3) Y f 2

f 4 g 4

Γ(X → f 1 + f 2 ) = |g 1 |^2 IX Γ(X → f 1 + f 2 ) = |g 1 ∗ |^2 IX IX = IX ⇒ No hay asimetr´ıa.

 ≡ BX − BX = 0

Violaci´on CP en el Modelo Est´andar

Las constantes de acomplamiento tienden a ser complejas;

Γ(X → f 1 + f 2 ) − Γ(X → f 1 + f 2 ) = 4Im(IXY )Im(g∗ 1 g 2 g 3 ∗ g 4 )

Γ(X → f 3 + f 4 ) − Γ(X → f 3 + f 4 ) = − 4 Im(IXY )Im(g∗ 1 g 2 g∗ 3 g 4 ).

La violaci´on CP se da entre la interferencia entre nivel ´arbol y nivel un loop. La asimetr´ıa es proporcional a

 ∼ αn

Salida del equilibrio t´ermico

Transici´on de fase de primer orden

Evoluci´on del potencial de Higgs

(Tc es la temperatura cr´ıtica)

∆v(Tc) Tc

Introducci´on Leptog´enesis

Leptog´enesis es una consecuencia natural del Mecanismo see-saw

Introducci´on Leptog´enesis

Leptog´enesis es una consecuencia natural del Mecanismo see-saw

Oscilaciones experimentales de Neutrinos

El mecanismo see-saw provee una explicaci´on natural de la masa de neutrinos. Partimos de: F Estados gauge (no estados de masa). Se hace una transformaci´on.

να >=

∑^3

i=

U (^) α∗i |νi >

Donde U es una matriz PMNSa^ que contiene 3 fases compleja (estas fases violan CP ), una de Dirac y dos por ser fermiones de Majorana.

aMatriz Pontecorvo-Maki-Nakagawa-Sakata