| [ sciEncE ] in KIDS 글 쓴 이(By): kdycap (도영 ) 날 짜 (Date): 2001년 7월 27일 금요일 오전 09시 28분 06초 제 목(Title): Re: [궁금] 물질-반물질 대칭성 깨짐 우주의 입자 반입자의 차이를 설명하는 메카니즘 은 대략 세가지 정도로 볼 수 있습니다. 사하로프의 세가지 조건을 만족한다면 Baryogenesis 가 일어날 수 있겠는데 제가 말씀드릴 세가지의 메카니즘 역시 이러한 사하로프의 세가지 조건을 만족합니다. 원래 GUT은 baryon number를 깨면서 C와 CP를 깨는 process를 가지고 있기 때문에 GUT로부터 Baryon aymmetry 를 얻을 수가 있습니다. 그러나 우주 초기에 얻어진 baryon asymmetry는 standard model의 process들과 sphaleron process (B+L은 anomalous한데 sphaleron은 이 B+L을 carry하는 process) 에 의해 사라져 버립니다. 통계열역학을 이용한다면 각 입자종류들의 입자 반입자 asymmetry는 그것의 chemical potential에 비례하게 되는 데 이 사실을 이용하여 위의 결과를 얻을 수 있습니다. 그러므로 electro weak 스케일 근처에서의 baryongensis 메카니즘이 필요하게 됩니다. 표준모형의 특징은 B, L등이 anomalous(고전적으로 는 바리온 수, 랩톤수가 보존되지만 양자보정을 하면 그 대칭이 깨어지는) 하지만 B-L이 anomaly가 없다는 것을 들 수 있겠습니다. 어쨌건 각 B number 를 나타내는 vacuum configuration사이의 tunneling 효과에 의해 baryonasymmetry를 얻을 수가 있겠습니다. 이상이 소위 말하는 Electro Weak Scale Baryongenesis(맞나 모르겠네-.-;;)라고 할 수 있습니다. 그러나 별로 재미는 없습니다. tunneling 효과가 너무 큰 factor로 작아지기 때문이죠. 또다른 tunneling 효과로 sphaleron process는 이러한 factor를 더 크게 할 수 있겠지만 이것 역시 모종의 이유로 작답니다. 두번째로 들 수 있는 메카니즘에는 leptogenesis가 있습니다. 사하로프의 세가지 조건중 바리온수 깨어짐 대신에 랩톤수 깨어짐 조건을 이용하는 것입니다. 해서 이걸 가지고 얻은 lepton asymmetry는 sphaleron process(T.T 이거 관련된 논문은 이해하기가 힘듬)에 의한 모종의 관계에 의해 baryon asymmetry로 전환될 수 있습니다. 해서 baryogenesis를 할 수 있습니다. 이러한 leptogensis는 뉴트리노라는 녀석과 밀접한 관계를 가지 는 process를 통해 얻어질 수 있는데 해서 뉴트리노 질량과 baryonasymmetry 와는 이경우 중요한 관계가 있습니다. 이것 역시 그 값이 bigbang nucleosynthesis에서의 baryonasymmetry를 맞추기에는 역부족입니다. 세번째로 들 수 있는게 Affleck-Dine 메카니즘입니다. 위의 두경우처럼 무슨 decay process를 통해 asymmetry를 구하는 것이 아니라 모종의 바리온수 또는 랩톤수를 carry하는 moduli fields의 densiy 를 구함으로써 baryon asymmetry를 얻을 수 있습니다. 옛날옛적에 Dynamical Susy breaking이 유행하였을 때 Affleck과 Dine이 SUSY theory에서는 무지막지 하게 많이 나오는 flat direction fields(moduli fields)들을 이용한 baryogensis를 창안하였습니다. flat direction이란 말 그대로 potential 에너지가 항상 일정한 field configuration을 뜻합니다. 어쨌건 그 옛날 에는 Gut에 대한 환상이 많았었더랬는지 SUSY GUT에서의 flat direction field중에서 baryon number나 lepton number를 carry하는 녀석을 써 먹을려고 했었습니다. 그런데 potential이 flat하면 재미 없으니까 SUSY를 깨서 살짝 potential을 들어올린 다음에 eq. of motion을 풀어서 flat direction density가 어캐되는가를 구하면 원칙적으로 baryon aymmetry를 구할 수가 있다고 합니다. 90년대 들어서 사람들이 SUSY YM theory의 moduli space에 대한 이해를 차츰하면서 현상론 하는 사람들을 밥먹게 해주는 MSSM의 vacuum 구조도 잘 알게 되면서(이미 옛날에 잘 알았겠지만..) Dine Randall Thomas가 MSSM(Supersymmetry를 최소한 도입한 표준모형)에서의 baryogenesis를 위에서 말한 Affleck-Dine 메카니즘을 통해 창안하였습니다. 역시 MSSM에서는 많은 flat direction이 있고 이놈들을 모종의 방법으로 들어올려서 potential을 구한 다음에 이것들의 density를 구한다면 baryonasymmetry를 구할 수가 있습니다. SUSY나 GUT 표준모형등에서의 baryogenesis는 많이 나왔는데... extra dimension에서 여러가지 현상론적 제약들을 건드리지 않고 baryogensis 를 할 수 있는 메카니즘은 아직 없는 것 같습니다. proton decay를 건드리지 않고 baryon number를 carry하는 bulk field 가 있을까요? 아님 lepton을 carry하는 bulk field가 있을까요? |