Wie wird die Inflation die anfängliche Baryon-Asymmetrie (falls vorhanden) beseitigen?

Warum heißt es, dass selbst wenn die Baryonen-Asymmetrie als Anfangszustand existiert hätte, die Asymmetrie durch Inflation zerstört worden wäre? Wie wird die Inflation die anfängliche Baryon-Asymmetrie (falls vorhanden) beseitigen?

BEARBEITEN : Als Referenz siehe Abschnitt 1.1 (letzte Zeile des zweiten Absatzes) dieser Rezension .

Zum Zeitpunkt der Inflation gibt es keine Baryonen oder gar Quarks, nur das Inflationsfeld. Da keine Baryonen, keine Asymmetrie.
Eigentlich ist Ihre Behauptung zu stark. Nehmen Sie an, dass es eine anfängliche Baryonenzahldichte gibt N B , die während der Inflation nicht interagiert. Dann durch die Kontinuitätsgleichung N ˙ B + 3 H N B = 0 mit H fast konstant. Dies impliziert, dass jede Dichte während der Inflation exponentiell mit der Zeit abnimmt. Das Problem ist jedoch nicht so trivial, da man sich auch um die beim Aufblasen / Wiedererhitzen erzeugte Entropiedichte kümmern und das Verhältnis zwischen bewerten sollte N B und diese Menge.
@ user47224 mit einer kleinen Erweiterung (haha, verstanden?), Das sollte eine Antwort sein

Antworten (2)

Der Kommentar zu der von Ihnen angegebenen Bewertung kann wie folgt erklärt werden. Inflation ist eine Periode nahezu exponentieller Expansion des Universums, die erforderlich ist, um das Flachheitsproblem, das Horizontproblem usw. zu lösen. Diese kosmologischen Beschränkungen, ganz unabhängig vom spezifischen Inflationsmodell (Einzelfeldinflation, modifizierte Gravitation usw.) , erfordern, dass die Hubble-Funktion mindestens für nahezu konstant bleibt N = 50 E-Falten. Mit anderen Worten der Skalierungsfaktor am Ende der Inflation A F im Vergleich zu dem am Anfang A ich muss so sein

A F A ich ≃ e 50

Nun, damit es nicht definiert wird Δ = N B − N B ¯ als Differenz zwischen der Baryonen- und der Antibaryonenzahldichte. Für unsere Zwecke übernehmen wir auch z Δ zu Beginn der Inflation von Null verschieden sein. Außerdem gehen wir davon aus, dass während der Inflation keine baryonenverletzenden Prozesse stattfinden. Daraus folgt, dass die Gesamtzahl von Baryonen und Antibaryonen getrennt konserviert wird. Da sich das Universum ausdehnt, gehorchen die Zahlendichten der Differentialgleichung:

N ˙ B + 3 H N B = 0
mit H ∼ C Ö N S T . Die gleiche Gleichung gilt auch für Δ . Die Lösung lautet ungefähr:
Δ ( T F ) = Δ ( T ich ) e − 3 H ( T F − T ich ) = Δ ( T ich ) e − 3 N ≈ Δ ( T ich ) e − 3 × 50

Daher würde in diesem Bild von nicht-wechselwirkenden Baryonen ihre Asymmetrie am Ende der Inflation vollständig ausgewaschen.

Dies beantwortet meine Frage.

Es kann einen Zusammenhang mit Inflation und Leptogenese geben, was auch zu einer asymmetrischen Baryogenese führen kann. Die Inflation wird zwar alles glätten, aber es gab damals keine Baryonen, wie @Anna richtig feststellt. Das konnte nicht sein, die Temperatur war zu hoch für Baryonen, obwohl sie sonst um viele Größenordnungen geglättet worden wären.

Es ist ein Problem und nicht wirklich wahrscheinlich. Abgesehen davon, dass die Temperatur nicht stimmt und es dann keine Baryonen gibt (eine Art nicht allzu kleines Problem), wäre eine extreme Feinabstimmung erforderlich gewesen. Die Glättung betrug 50 oder mehr e-Falten, wohingegen die beobachtete Asymmetrie jetzt etwa 1 Teil von etwa beträgt 10 7 hätte vor der Inflation eine echte Feinabstimmung von vielen Größenordnungen erfordert. Es wird davon ausgegangen, dass dieser Mechanismus wahrscheinlich nicht die Ursache für die beobachtete verbleibende Asymmetrie war.

Die Phys Rev-Rezension sagte, dass, wenn es beim Urknall (dh ursprünglich) eine Baryonen-Asymmetrie gegeben hätte, diese verdünnt worden wäre. Es gab keine bis zum Aufwärmen, aber die Aussage ist nicht ungenau, nur irreführend.

Inflation tritt jedoch ein, und es gibt Modelle der Baryogenese und Leptogenese, die von dem Modell für das Inflationsfeld, dem Inflation, abhängen. Daher gibt es je nach Inflationsfeldmodell (und es gibt viele) Papiere, die eine Asymmetrie des Inflationsfelds zeigen, die dann zu asymmetrischer Leptogenese einschließlich paritätsbrechender Neutrinos und Baryogenese führt, alles nach dem Aufblasen und während oder nach dem Wiedererhitzen. Einige der Modelle zeigen, wie die Baryonen-Asymmetrie dann zustande kommt. Aber wirklich nichts, wenn es durch die Inflation verwässert wird.

Siehe auch verschiedene andere Artikel wie https://arxiv.org/abs/hep-ph/0103229 oder Google Leptogenesis and Inflation.

Selbst wenn es keine Baryonen gibt, kann es immer noch Baryonenasymmetrie geben – es bedeutet nur, dass es mehr Quarks als Antiquarks gibt.
Ja, und nach dem Abkühlen bedeutet das mehr Baryonen als Antibaryonen
Sie scheinen jedoch anzudeuten, dass es keine ursprüngliche Baryonenasymmetrie geben kann. Die Tatsache, dass es im frühen Universum keine Baryonen gab, ist irrelevant dafür, ob es Baryonen-Asymmetrie gab oder nicht.
Wie wird die Inflation die anfängliche Baryon-Asymmetrie (falls vorhanden) beseitigen?
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