[論文レビュー] Defect-mediated electroweak baryogenesis and hierarchy

Tomohiro Matsuda|arXiv (Cornell University)|Feb 5, 2001

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 9

ひとこと要約

この論文は、動的 supersymmetry breaking および追加次元を伴うモデルにおける、欠陥を介した electroweak baryogenesis のメカニズムを提案する。宇宙的欠陥における強化された electroweak 対称性の破れが、sphaleron 系列を抑制し、宇宙の進化の後期にかけてもバリオン数を保護する。このメカニズムにより、バリオン数の破れが無害化され、sphaleron の洗い流しを伴わずに成功した baryogenesis が可能になる。

ABSTRACT

We consider the scenario of electroweak baryogenesis mediated by cosmological defects, in models for dynamical supersymmetry breaking and extra dimensions. When the electroweak breaking scale is enhanced in the defect, it protects the baryon charge from sphaleron wash-out throughout the evolution of the Universe, until baryon number violating processes become harmless. We also consider the case where the sphaleron interaction is activated in the false vacuum. The mechanism is general and effective in any models for electroweak symmetry breaking, if cosmological defects are formed in the sector that is responsible for hierarchy.

研究の動機と目的

• 動的 supersymmetry breaking および追加次元を伴うモデルにおける宇宙的欠陥が、どのように electroweak baryogenesis を媒介するかを調査すること。
• 初期宇宙における sphaleron によるバリオン数の洗い流しの課題を、欠陥に起因する electroweak スケールの増幅によって克服すること。
• バリオン数の破れが無効化される条件を確立し、生成されたバリオン非対称性を保存すること。
• ヒerarchy を生成するセクターに欠陥が形成されるような、任意の electroweak 対称性の破れモデルにこのメカニズムを一般化すること。

提案手法

• 動的 supersymmetry breaking および追加次元の枠組み内で electroweak セクターをモデル化し、局所的な欠陥形成を可能にする。
• 欠陥コア内での electroweak 対称性の破れスケールを分析し、バルクと比較して強化されていることを示し、これにより sphaleron 遷移が抑制されることを示す。
• 時間経過に伴うバリオン数の進化を評価し、欠陥形成期には sphaleron 系列が非活性であり、欠陥が進化した後も無害のまま保たれることを示す。
• 代替的なシナリオとして、false vacuum 内で sphaleron 相互作用が活性化される場合を検討し、バリオン数保存への影響を評価する。
• 一般場理論的議論を適用し、欠陥形成を伴う electroweak 対称性の破れモデルのあらゆるモデルに、このメカニズムの頑健性を示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 追加次元を伴う動的 supersymmetry breaking モデルにおける宇宙的欠陥は、どのように sphaleron の洗い流しからバリオン数を保護するか？
• RQ2 強化された electroweak 対称性の破れを示す欠陥が存在する状況で、バリオン数の破れが無効化される条件は何か？
• RQ3 sphaleron 系列が false vacuum で活性化されていようとも、欠陥コア内でそれらが抑制される可能性はあるか？ そしてこれは baryogenesis にどのように影響するか？
• RQ4 ヒerarchy を生成するセクターに欠陥が形成されることで、どのように electroweak baryogenesis の一般化されたメカニズムが可能になるか？
• RQ5 欠陥コア内での electroweak スケールの強化は、宇宙的時間にわたるバリオン非対称性の安定性にどのように影響するか？

主な発見

• 欠陥コア内では electroweak 対称性の破れスケールが強化されており、これにより sphaleron 遷移が抑制され、バリオン数の洗い流しが防がれる。
• 欠陥が形成されると、バリオン数の破れは無害化され、 electroweak 相転移が完了するまでにバリオン非対称性が生存する。
• sphaleron 相互作用が false vacuum で活性化されていようとも、欠陥コアが十分な抑制を提供すれば、このメカニズムは有効に機能する。
• バリオン数の保護は、ヒerarchy を生成するセクターに宇宙的欠陥が形成される限り、electroweak 対称性の破れモデルにかかわらず頑健である。
• このシナリオは、微調整や動的 supersymmetry breaking および追加次元に追加される新しい対称性を必要としない、electroweak baryogenesis の実現可能な道筋を提供する。