電弱理論のCP対称性を破る古典解とバリオン数生成

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電弱理論に基づくバリオン数生成はこれまで電弱相転移が1次であることを前提としたメカニズムが用いられてきたが、最近では1次相転移による非平衡状態の実現を必要としない新しいシナリオが提案されている。本研究では、Lindeらが解析したインフレーション後の予加熱(preheating)がパラメータ共鳴により起こる場合に指数関数的な粒子生成が起こる現象を、スカラー場(インフラトン場)の崩壊過程にCPのごく小さな破れがある場合に拡張し、ある種のチャージも粒子とともに生成されることを示した。(投稿中の論文)インフレーション直後は急激な宇宙膨張のために粒子密度は殆どゼロであり、インフラトン場の真空エネルギーが再加熱により解放されて現在の宇宙を満たす粒子や輻射が生成されたと考えられている。インフラトン・ポテンシャルがある条件を満たす場合には再加熱の前駆現象として予加熱が起こり粒子が生成されるが、ここでバリオン数やその種となるチャージが生成されると考えるのは自然であろう。インフラトン・ポテンシャルに現れるCPの破れは、我々が前年度の研究で示したように、超対称標準模型のヒッグス場のポテンシャルのCPの破れと同様に輻射補正や有限温度効果によって生じるものである。インフレーションを電弱スケールに近い温度で実現したと考える場合、このCPの破れは実験的制限を課せられるが、それでも十分なバリオン数を生成できることが示された。