電弱泡でのCPの破れとバリオン数生成

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本研究の目的は、宇宙初期の電弱相転移が一次転移であるときに形成される2つの相を分ける泡の近傍でのCPの破れを古典的運動方程式から決めることとその際に作られる宇宙のバリオン数を評価することであった。電弱理論でのバリオン数生成にはHiggs sectorのCPの破れが重要な役割を果たすが、MSSM等の2つのHiggs doubletを含む模型に於いて、顕なCPの破れが無くても自発的にCPを破る可能性がある。これらのCPの破れはゼロ温度の我々の世界では十分小さい必要があるが、宇宙のバリオン数と関係しているのは電弱泡近傍のCPの破れである。我々は、相転移温度における有効ポテンシャルをゲージ不変な適当な多項式として近似し、それを用いて静的運動方程式を解くことによって対称相と非対称相を繋ぐ泡のprofileを求めた。但し、力学的自由度を減らすために、kink ansatz (Higgsの絶対値がkink型とする)や2つの Higgs の間に離散的対称性を課した場合を調べた。顕なCPの破れがない場合については前年度の研究で調べられており、泡の近傍でのみ自発的CPの破れが拡大される場合があることを示したが、netなバリオン数を残すには顕なCPの破れが必要である。本研究では、自発的CPの破れが無い場合に顕なCPの破れが加わると全領域でCPの破れの大きさは加えられたCPの破れの大きさであるので、生成されるバリオン数は小さくポテンシャルのパラメータや泡の壁の厚さなどが好条件を満たさないと十分ではないが、自発的CPの破れが泡の近傍のみで起こっているときに、顕なCPの破れが加わると非摂動論的にCPの破れが拡大されかなり広いパラメータ領域で十分なバリオン数を生成できることを示した。本研究の成果の一部とそれに至る電弱相転移期のバリオン数生成の研究に関してのreview paperがProgress of Theoretical Physicsのinvited paperとして出版された。