[论文解读] Defect-mediated electroweak baryogenesis and hierarchy

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

Cosmology and Gravitation Theories被引用 9

一句话总结

本文提出了一种在动力学超对称性破缺与额外维度模型中，由缺陷介导的电弱重子生成机制，其中宇宙缺陷中增强的电弱对称性破缺抑制了萨拉姆过程，保护了重子数，直至宇宙演化后期。该机制确保重子数 violation 变得无害，从而在无萨拉姆过程洗刷的情况下成功实现重子生成。

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.

研究动机与目标

• 探讨在动力学超对称性破缺与额外维度模型中，宇宙缺陷如何介导电弱重子生成。
• 通过缺陷诱导的电弱尺度增强，解决早期宇宙中萨拉姆过程引起的重子数洗刷问题。
• 确立重子数违反变得无效的条件，以保护生成的重子不对称性。
• 将该机制推广至任何电弱对称性破缺模型，其中缺陷形成于负责层次结构的场中。

提出的方法

• 在动力学超对称性破缺与额外维度的框架下建模电弱规范 sector，以实现缺陷的局域化形成。
• 分析缺陷核心内的电弱对称性破缺尺度，表明其相比体相有所增强，从而抑制萨拉姆跃迁。
• 评估重子数随时间的演化，证明萨拉姆过程在缺陷形成期间处于非活跃状态，并在缺陷演化后仍保持无害。
• 考虑萨拉姆相互作用在亚稳真空中活跃的替代情景，并评估其对重子数守恒的影响。
• 应用一般场论论证，证明该机制在具有缺陷形成的电弱对称性破缺模型中具有鲁棒性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在动力学超对称性破缺的额外维模型中，宇宙缺陷如何保护重子数免受萨拉姆过程洗刷？
• RQ2 在电弱对称性破缺增强的缺陷存在下，何种条件可使重子数违反变得无效？
• RQ3 即使萨拉姆过程在亚稳真空中活跃，缺陷核心中是否仍可抑制萨拉姆过程？这如何影响重子生成？
• RQ4 层次结构生成场中缺陷的形成，如何使电弱重子生成机制具有普适性？
• RQ5 缺陷核心中电弱尺度的增强，如何影响重子不对称性在宇宙时间尺度上的稳定性？

主要发现

• 缺陷核心中电弱对称性破缺尺度得到增强，从而抑制萨拉姆跃迁，保护重子数免受洗刷。
• 一旦缺陷形成，重子数违反即变得无害，使重子不对称性可存活至电弱相变完成。
• 即使萨拉姆相互作用在亚稳真空中活跃，只要缺陷核心提供足够抑制，该机制仍有效。
• 只要宇宙缺陷形成于层次结构生成场中，重子数保护机制在各类电弱对称性破缺模型中均具有鲁棒性。
• 该情景提供了一条无需精细调节或额外对称性的电弱重子生成可行路径，仅依赖于动力学超对称性破缺与额外维度中的现有对称性。