Sphaleron-induzierte Baryonenzahl-Verletzung

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Wipf
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 1998 bis 2002
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5129590

Die Erzeugung der Baryonenasymmetrie im frühen Universum ist ein herausragendes Problem der Elementarteilchenphysik und Kosmologie. Das favorisierte Modell ist die elektroschwache Baryogenese. Dabei wird die Asymmetrie beim elektroschwachen Phasenübergang erzeugt. Nach dem Übergang strebt das System ins Gleichgewicht und die Sphalaron-induzierten Prozesse vermindern die Baryonenzahl. Dieser Auswaschprozeß endet erst, wenn die Temperatur des Universums die Sphaleronmasse unterschreitet. Die Probleme dieses Szenarios liegen in unserer Unkenntnis über die Struktur des elektroschwachen Phasenübergangs. Weiterhin ist die Sphaleronlösung analytisch unbekannt, was zu beträchtlichen Problemen bei der numerischen Berechnung der Prozesse und Raten führt. Als Resultat kann bisher noch keines der existierenden Szenarien die beobachtete Baryonen-Asymmetrie erklären.Es scheint daher angezeigt, Modelle jenseits des Standardmodelles, mit möglicherweise alternativen Mechanismen für die Verletzung des thermischen Gleichgewichtes, zu untersuchen. Dabei sind analytische Lösungen von unschätzbarem Wert. Man sollte sich aber nicht nur auf Theroien mit Sphaleronlösungen im engeren Sinne beschränken. Neue Untersuchungen zeigten, daß auch allgemeinere 'sphaleronartige' Lösungen, die zu Sattelpunkten der Euklidischen Wirkung gehören, zu interessanten physikalischen Effekten Anlaß geben. So induzieren sphaleronartige Lösungen in gewissen Supergravitationsmodellen die Paarerzeugung von schwarzen Löchern im expandierenden Universum.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen