Warum werden bei der Urknall-Nukleosynthese (BBN) keine Anti-Protonen erzeugt und zerstört?

Ich arbeite mit Dodelson und anderen Artikeln an der BBN-Theorie. Ich habe eine Frage zu den Reaktionen zwischen Partikeln in der 1   M e v Bereich. Wir haben in dieser Epoche Reaktionen, die Protonen und Neutronen erzeugen und vernichten, also wo ist die Behandlung für Anti-Protonen und Anti-Neutronen? Erzeugt und zerstört das Universum nicht gleichzeitig Anti-Protonen und Anti-Neutronen? Werden die Anti-Protonen und Protonen während dieser Epoche nicht reagieren, um Photonen zu erzeugen? Werden nicht hochenergetische Photonen kollidieren und Protonen und Antiprotonen erzeugen?

Ja, ich kenne das mit der Hand winkende Argument, dass wir nur so tun, als gäbe es eine gewisse Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie und einen freien Parameter, nämlich das Baryonen-Photonen-Verhältnis zu Beginn der Nukleosynthese, aber das stimmt nicht. t sprechen Sie die Tatsache an, dass Anti-Protonen unter den gleichen Bedingungen wie Protonen erzeugt werden sollten. Es scheint, dass die Häufigkeit einer bestimmten Partikelart zu einem bestimmten Zeitpunkt davon abhängt, dass jede mögliche Reaktion berücksichtigt wird. Ich verstehe nicht die Rechtfertigung dafür, die mir als wichtigste Reaktion der 1   M e v Temperaturbereich.

Ohne Zugriff auf die spezifischen Referenzen, mit denen Sie arbeiten, ist diese Frage schwer zu verstehen. Es wäre hilfreich, wenn Sie angeben würden , über welche Reaktionen Sie genau sprechen und wie hoch der angenommene Partikelgehalt des Universums zu diesem Zeitpunkt ist.
@ACuriousMind - Dodelson, Scott - Moderne Kosmologie Kapitel 3. Das Universum besteht zu diesem Zeitpunkt aus Protonen, Elektronen, Positronen, Neutronen und hochenergetischen Photonen. Ich sehe an dieser Stelle keine Diskussion oder Erwägung von Anti-Protonen oder Anti-Neutronen, obwohl ich es für selbstverständlich halte, dass, wenn Protonen unter diesen Bedingungen erzeugt werden, wir auch Anti-Protonen erzeugen sollten. Die während dieser Diskussion verfolgten Hauptreaktionen sind das Verhältnis von Proton zu Neutron und schließlich Deuterium und 4 H e

Antworten (1)

Antiprotonen haben eine Ruhemassenenergie von 938 MeV. Sie entstehen nicht bei Reaktionen bei Temperaturen von nur 1 MeV, ebensowenig wie Protonen oder Neutronen.

Die Protonen entstanden viel früher (ca 10 − 6 s und k B T ∼ 1 GeV, zusammen mit Anti-Protonen), aber die meisten von ihnen vernichteten sich mit Anti-Protonen, als das Universum abkühlte, wodurch die Protonen zurückblieben, die aufgrund der Baryonen-Asymmetrie übrig blieben, und ein riesiges ( ∼ 10 9 ) Überschuss an Photonen.

Das Protonen/Neutronen-Verhältnis ändert sich nicht (bei k B T ∼ 1 MeV), weil Baryonen erzeugt und zerstört werden; es ändert sich, weil schwache Wechselwirkungen Neutronen in Protonen und umgekehrt umwandeln können und die Ruhemassenenergiedifferenz zwischen einem Neutron und einem Proton nur 1,4 MeV beträgt.

Wenn es bei Temperaturen in der Größenordnung von keine Vernichtung gibt 1   M e v , welcher physikalische Prozess verändert dann das Verhältnis zwischen Protonen und Neutronen (im Gleichgewicht, das heißt, ich verstehe, dass Neutronen zerfallen, sobald sie aus dem Gleichgewicht geraten)?
Gibt es in Ermangelung dieser mysteriösen Baryonen-Asymmetrie eine Erwartung, dass eine gleiche Anzahl von Baryonen und Photonen existieren würde? Ich verstehe, dass Protonen und Anti-Protonen Photonen vernichten und produzieren, aber gibt es eine Grundlage, um zu sagen: "So wäre das Baryon-Photon-Verhältnis ohne die Reaktion von Protonen und Anti-Protonen"?
@GluonSoup Nein, die Erwartung ist, dass alle Baryonen vernichten und das Universum voller Photonen wäre, da sie nicht energisch genug sind, um einmal massive Teilchen zu erzeugen T < einige hundert MeV.
Warum werden bei der Urknall-Nukleosynthese (BBN) keine Anti-Protonen erzeugt und zerstört?
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