A Simple Testable Model of Baryon Number Violation: Baryogenesis, Dark Matter, Neutron-Antineutron Oscillation and Collider Signals
我们研究了一个简单的TeV尺度的重子数破坏模型，它解释了观测到的暗物质和重子丰度的接近。该模型具有低能量和高能量过程所产生的约束，特别是，预测了一个相当大的速率的中子-反中子（$n-\bar{n}$）振荡在低能量和单喷流信号在大型强子对撞机。我们发现了一个有趣的互补性所产生的约束，从观察到的重子不对称性，暗物质和重子丰度，$n-\bar{n}$振荡寿命和LHC单喷流信号的比率。在参数空间中的区域中，发现$n-\bar{n}$振荡寿命比LHC约束更受约束，这说明了下一代$n-\bar{n}$振荡实验的重要性。
2018-02-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Implications of an Improved Neutron-Antineutron Oscillation Search for Baryogenesis: A Minimal Effective Theory Analysis
未来的中子-反中子（$n$ - $\bar n$）振荡实验，如在欧洲中微子源和深地下中微子实验，旨在找到重子数破坏的第一个证据。我们调查的影响，一个改进的$n$ - $\bar n$振荡搜索重子生成通过相互作用的$n$ - $\bar n$介质，参数化的有效场论（EFT）。我们发现，即使在一个最小的EFT设置，有重叠的参数空间探测的$n$ - $\bar n$振荡和区域，可以实现观察到的重子不对称的宇宙。外来新粒子的质量尺度在TeV-PeV范围内，在LHC或其设想的升级中无法访问。考虑到无数的高能理论可以匹配或类似于我们讨论的最小EFT，未来的$n$ - $\bar n$振荡实验可以探索许多其他实验无法达到的可行的重子生成理论。
2018-06-15 hep-ph
Probing baryogenesis with neutron-antineutron oscillations
在不久的将来，深层地下中微子实验和欧洲中微子源的目标是在寻找中子-反中子（$n\text{-}\bar{n}$）振荡方面达到前所未有的灵敏度，其观测将直接意味着$|ΔB| = 2$破坏，因此可能暗示与所观测到的宇宙重子不对称性背后的机制有密切联系。在这项工作中，我们探索的后果，这样的发现重子第一次在一个模型独立的有效场论的方法。然后，我们完善我们的分析，包括一个来源的CP破坏和不同层次之间的尺度的新物理使用一个简化的模型。我们分析了在不同的情况下重子生成的影响，并面对我们的结果与互补的实验约束双核衰变，大型强子对撞机，介子振荡。我们发现，对于一个小的质量等级之间的新的自由度，一个可观察到的$n\text{-}\bar{n}$振荡率将意味着冲洗过程太强，产生任何相当大的重子不对称性，即使CP破坏是最大的。另一方面，对于新的自由度之间的一个大的层次结构，我们的分析表明，成功的重子生成可以发生在很大一部分的参数空间，打开窗口，以探测当前和未来的对撞机和即将到来的$n\text{-}\bar{n}$振荡搜索。
2021-11-17 hep-ph
A new operating mode in experiments searching for free neutron-antineutron oscillations based on coherent neutron and antineutron mirror reflections
中子-反中子振荡（$ n-\bar{n}$）违反了$B$和$B-L$守恒，对它的观测将构成对物理学和宇宙学具有根本重要性的科学发现。一个严格的上限，其过渡率将作出重要贡献，我们的理解重子不对称的宇宙，消除后sphaleron重子生成的情况下，轻夸克部门。我们表明，可以设计一个实验，使用慢中子，在原则上可以达到所需的灵敏度$τ_{n-\bar{n}}\sim 10^{10}s$的振荡时间，改善$\sim10^4$的振荡概率相对于现有的限制自由中子。这可以通过允许中子和反中子两个组成部分的发展叠加态相干反射镜。我们提出了一个定量分析这种情况下，并表明，足够小的横向动量的$n/\bar{n}$和某些选择的核的$n/\bar{n}$引导材料，相对相移的$n$和$\bar{n}$组件反射后，和$\bar{n}$湮灭率可以很小。
2018-10-11 hep-ex hep-ph
Neutron-Antineutron Oscillation as a Signal of CP Violation
假设洛伦兹和CPT不变性，我们表明，中子反中子振荡意味着打破CP随着重子数破坏-即两个萨哈罗夫条件的重子生成。振荡是由有效哈密顿量中的唯一算子产生的。这个混合了中子和反中子的算符保留了电荷共轭C，并破坏了P和T。外部磁场总是导致振荡抑制。它的存在不会导致任何新的算子混合中子和反中子。
2015-08-02 hep-ph hep-th
SO(10) GUT Baryogenesis
通过重玻色子衰变的重子生成被认为是大统一理论（GUTs）的主要成就之一。随后人们意识到，在以后的阶段，sphaleron过程消除了GUT重子发生中的任何重子不对称性。在本文中，我们讨论了在一个大类SO（10）大统一理论中恢复大统一理论重子发生的思想。我们的分析表明，快速轻子数违反，但重子数守恒的过程可以部分清洗GUT重子生成产生的轻子和/或重子不对称性与或没有sphaleron和/或汤川相互作用。
2008-04-02 hep-ph
Neutron-antineutron oscillations from lattice QCD
低能实验中重子数破坏的基本对称性检验可以探索宇宙物质-反物质不对称性的标准模型解释之外的问题。中子-反中子振荡被认为是许多涉及低尺度重子数破坏的重子发生机制的特征。这项工作提出了第一性原理计算的中子-反中子矩阵元素，需要准确地连接测量的中子-反中子振荡率的约束$|ΔB|=2$重子数违反BSM理论。几个重要的系统的不确定性控制使用一个国家的最先进的格点规范场系综的物理夸克质量和近似手征对称性，进行非微扰重整化与微扰匹配的$\overline{\text{MS}}$计划，并研究激发态的影响，在两个国家的配合。现象学的影响突出的预期界限从建议的中子-反中子振荡实验的预测后sphaleron重子生成的特定模型进行比较。量子色动力学被发现预测至少一个数量级以上的事件在中子-反中子振荡实验比以前的估计的基础上的“麻省理工学院袋模型”固定BSM参数。在这一开创性的计算中没有控制的晶格伪影和其他系统不确定性预计不会显著改变这一结论。
2019-05-17 hep-lat hep-ph nucl-th
Neutrino Masses and GUT Baryogenesis
我们重新考虑GUT重子生成机制产生的重子不对称的宇宙。重子的不对称性是由彩色希格斯玻色子玻色子在大统一尺度下的失平衡衰变产生的，守恒的是B-L。如果中微子是马约拉纳粒子，轻子数破坏的相互作用消除了轻子数过剩，但重子不对称性的一部分可能被保留下来，前提是当sphaleron过程在$T \sim 10^{12}~ GeV$变得有效时，这些相互作用不处于热平衡状态。我们分析这种机制是否是可行的重子在各种大统一体模型的费米子质量在文献中提出的，基于水平对称性。
2004-04-15 hep-ph
Baryogenesis via lepton number violation in Anti-GUT model
我们在Anti-GUT模型中研究了轻子数破缺引起的重子生成。重子生成的起源是右手Majorana中微子的存在，它们以C、CP和轻子数破坏的方式衰变。在扩展的Anti-GUT模型中计算了重子数不对称性，该模型只能预测量级。我们预测了重子数与熵的比值Y_B=1.46{+5.87 \atop -1.17} \times 10^{-11}，与实验值符合得很好。
2001-02-23 hep-ph
Scalar Dark Matter, GUT baryogenesis and Radiative neutrino mass
基于暗生模型，我们研究了暗物质现象学、中微子质量生成和大统一理论重子生成之间有趣的相关性。该模型包含了额外的右手中微子$N$和第二个希格斯双重粒子$Φ$，这两个粒子在强加的$Z_2$对称性下都是奇数。$Φ$的中性成分，即$Z_2$奇粒子中最轻的，是暗物质的候选者。由于涉及$Φ$，$N$和标准模型轻子的汤川耦合，轻子不对称性被转换为暗物质不对称性，因此非零的$B-L$不对称性可以从$(B-L)$守恒的GUT重子生成中产生，导致非零重子不对称性。另一方面，$Φ$也可以辐射产生中微子质量。换句话说，$Φ$作为暗物质候选者的存在恢复了GUT重子生成并实现了中微子质量。
2018-11-07 hep-ph
B-L Violating Nucleon Decay and GUT Scale Baryogenesis in SO(10)
我们表明，基于SO（10）的大统一理论自然产生了次主导的七维重子数违规算子。这些违反B-L的算符导致了核子的非常规衰变，如n -> e^-K^+，e^- π^+和p -> νπ^+。在非超对称SO（10）的两步破缺方案中，发现衰变到这些模式的核子寿命是在实验范围内的。我们还确定了超对称的情况下，这些衰变可能是可访问的，符合规范耦合统一。此外，我们表明，（B-L）-不对称性产生的大统一尺度标量玻色子和/或规范玻色子的衰变可以解释一致的观察到的重子不对称性的宇宙。诱导的（B-L）-不对称性是sphaleron证明，并生存下来的弱标度没有被电弱相互作用擦除。这种机制在非超对称和超对称SO（10）模型中有效地工作，采用126或16 Higgs场进行降阶。在极小模型中，诱导的重子不对称性与夸克、轻子和中微子的质量密切相关，并且与观测结果一致。
2012-03-25 hep-ex hep-ph
GUT Baryogenesis after Preheating
在暴胀结束时，宇宙被冻结在一个相干标量场中具有能量密度的近零熵状态，必须被“压缩”才能产生观测到的熵和重子数。我们认为重子不对称性是由大统一理论（GUT）玻色子在暴胀后的预热阶段非热衰变产生的。我们表明，重子生成是可能的暴胀子质量的顺序为10^{13} GeV和一个GUT希格斯玻色子质量的顺序为10^{14} GeV，从而解决了许多缺点所面临的GUT重子生成在旧的再加热方案。
1996-10-24 astro-ph hep-ph
Neutrino assisted GUT baryogenesis - revisited
许多大统一理论模型保留了重子数和轻子数之差$B-L$。这些模型可以从重希格斯玻色子或规范玻色子的衰变中产生重子和轻子的不对称性，其中$B+L \neq 0$衰变和$B-L=0$衰变。由于sphaleron过程违反了$B+L$，这种由大统一理论产生的不对称性最终将被完全消除，使得大统一理论的重子生成方案无法再现所观测到的宇宙重子不对称性。在这项工作中，我们重新审视的想法，以恢复大统一理论重子生成，提出了由Fukugita和Yanagida，右手中微子擦除轻子的不对称性之前，sphaleron过程可以显着洗出原来的$B+L$不对称性，并以这种方式可以防止一个总的冲洗初始重子不对称性。通过数值求解简化的1+1味方案中的重子和轻子不对称性的玻尔兹曼方程，我们可以证实原来工作的结果。我们进一步推广的分析，以一个更现实的情况下，三个积极的和两个右手中微子，突出右手中微子的味道效应。确定了汤川耦合参数空间中的大区域和成功重子生成的右手中微子质量。
2018-03-01 hep-ph
Neutron-antineutron oscillation and parity and CP symmetries
结果表明，中子-反中子振荡本身并不一定意味着CP破坏在一个有效的本地洛伦兹不变描述的中子，保留CPT，相反，最近在文献中的分析。CP和重子数破坏项可以转化为CP守恒项，从而使CP破坏成为虚假的，例如在重子生成的分析中无法使用。它还表明，在一个$ΔB=2$，洛伦兹和CPT不变的相互作用的中子-反中子振荡可以发生只有当宇称被违反，无论CP属性;当宇称是保守的，它是普通的量子跃迁从中子到反中子发生。通过明确分析P、C和CP破坏或其守恒的所有可能组合，证明了这些陈述。此外，在本模型中，一个适当的组合的P=奇数和P=偶数$ΔB=2$的相互作用被证明会产生CP保持质量项的右手中微子，如果一个取代的中子的中微子，加强的结论。
2015-10-03 hep-ph
Post-Sphaleron baryogenesis and $n-\bar{n}$ oscillation in non-SUSY SO(10) GUT with gauge coupling unification and proton decay
后闪锌矿重子生成是一种新的、深刻的重子生成机制，它在Pati-Salam对称性框架下解释了我们现在宇宙的物质-反物质不对称性。我们试图在非超对称SO（10）大统一理论中嵌入这一机制，以Pati-Salam对称性作为中间对称性破缺步骤，重新建立一个新的对称性破缺链，并以合理的方式讨论后闪锌矿重子生成和中子-反中子振荡。基于规范群$SU(2)_L \times SU(2)_{R} \times SU(4)_C$的Pati-Salam对称性在我们的模型中在$10^{5}-10^{6}$ GeV上得以实现，具有$ΔB=2$的中子-反中子振荡过程的混合时间被发现是$τ_{n-\bar{n}} \simeq 10^{8}-10^{10}\,\mbox{secs}$，其模型参数在即将到来的实验范围内。该模型的其他新特征包括低尺度右手$W^{\pm}_R$、$Z_R$规范玻色子、通过规范逆（或扩展）跷跷板机制解释中微子振荡数据以及最重要的TeV尺度的彩色六重标量粒子，这些粒子是LHC可以观测到的$n-\bar{n}$振荡的原因。我们还期待后规范耦合统一和估计质子寿命的颜色sextet标量和没有添加。
2014-09-16 hep-ph
GUT, Neutrinos, and Baryogenesis
这是一个令人兴奋的时刻风味物理学。在这次演讲中，我将根据新的数据讨论重子发生和轻子发生的最新话题，以及在B和中微子物理学中的意义。讨论了耦合统一、质子衰变、轻子味破坏和B物理的间接结果等大统一理论的现状。我解释试图了解风味对称性的基础上的风味起源，特别是“无政府状态”的中微子。
2002-08-01 hep-ph
Neutron-antineutron oscillations on the lattice
超标准模型（BSM）物理学的一个可能的低能过程是中子-反中子跃迁，其中重子数变化两个单位。除了在早期宇宙中提供重子数破坏的来源之外，这种相互作用在大统一理论（GUTs）中与违反轻子数的马约拉纳中微子的相互作用是自然的。这些振荡的边界可以极大地限制各种大统一理论，而非零信号将是新物理学的“吸烟枪”;然而，为了做出可靠的预测，六夸克核子-反核子矩阵元必须首先通过格点量子色动力学非微扰计算。我们回顾了目前的理解这个数量，描述了晶格形式主义，并提出了初步的结果，从$32^3\times256$三叶草威尔逊晶格的π介子质量为390兆电子伏。
2012-07-16 hep-lat hep-ph nucl-th
GUT Baryogenesis With Primordial Black Holes
在基于大统一理论（GUTs）的重子生成模型中，宇宙的重子不对称性是由极早期宇宙中质量很大的规范或希格斯玻色子玻色子的CP和重子数违反平衡衰变产生的。然而，最近对通货膨胀规模和随后的再加热温度的限制，给许多这样的模型带来了压力。在本文中，我们考虑的作用，原始黑洞可能已经发挥了在过程中的GUT重子。通过霍金蒸发，黑洞可以有效地产生GUT希格斯或规范玻色子，而不管这些粒子的质量或早期宇宙的温度如何。此外，在参数空间的重要区域，黑洞在电弱相变后蒸发，自然避免了通常在基于$SU(5)$的GUT模型中遇到的sphaleron洗出问题。我们确定了广泛的情况下，黑洞可以促进通过生产和衰变的大统一体玻色子的重子不对称性的产生。
2020-10-02 astro-ph.CO hep-ph
SO(10)-GUT Coherent Baryogenesis
本文考虑了一个大统一理论的重子生成模型，即超对称SO（10）框架下的相干重子生成。特别是，我们讨论的Barr-Raby模型，在年底的混合通货膨胀的电荷不对称性可以通过时间依赖的希格西诺-高根诺混合质量矩阵创建。这些不对称性通过不可重正化（B-L）违反算子的衰变被处理为标准模型物质。我们发现可以产生与观测相符的重子不对称性。附录专门提供SO（10）中计算的有用公式和具体例子。
2005-09-19 astro-ph hep-ph hep-th
GUT baryogenesis after preheating: numerical study of the production and decay of X-bosons
我们执行一个完全非线性计算的超大质量大统一理论（GUT）$X$玻色子的生产过程中预热，考虑到他们是不稳定的衰变宽度$Γ_X$的事实。我们表明，参数共振不发展，如果$Γ_X$是大于约$10^{-2} m_X$。我们计算了预热阶段产生的超重玻色子的非热数密度，并证明了如果$Γ_X$小于约$10^{-3} m_X$，则观察到的重子不对称性可以用预热后的GUT重子生成来解释.
1998-01-16 astro-ph hep-ph hep-th
Neutrino Mass Hierarchy and neutron-anti-neutron Oscillation from Baryogenesis
最近有人提出，宇宙的物质-反物质不对称性可能起源于“后闪锌矿重子生成”（PSB）。这是一个TeV尺度的机制，可以在LHC和其他低能实验中测试。在本文中，我们提出了一个PSB理论的夸克-轻子统一方案的基础上规范群$SU(2)_L\times SU(2)_R\times SU(4)_c$，允许重子不对称性和中微子质量矩阵之间的直接联系。在模型中，中性流的味道变化限制只允许中微子的质量层次倒置，这可以在长基线中微子实验中进行测试。该模型还预测可观察到的中子-反中子振荡访问下一代的实验，以及TeV规模的彩色标量达到大型强子对撞机。
2008-12-01 astro-ph hep-ex hep-ph
Direct baryogenesis in the broken phase
我们提出了一种新的重子生成机制，其中再加热温度可以小于电弱标度。重子数对称性被一个保持重子宇称的九维算符所破坏。由重粒子$e.g.$暴胀子、模或引力子衰变产生的高能夸克经历味振荡，并由于与周围热等离子体的散射而热化。我们指出，我们宇宙的重子不对称性可以通过重子数破坏算符由散射产生。我们的方案可以在中子反中子振荡实验以及其他地面实验进行测试。
2021-05-17 astro-ph.CO hep-ph
B-L Violating Proton Decay Modes and New Baryogenesis Scenario in SO(10)
我们发现基于SO（10）的大统一理论很自然地产生了违反（B-L）的重子数违反维7算符，并导致了新的核子衰变模，如n \to e^-K^+，e^- π^+和p \to v π^+.我们发现，在非超对称SO（10）的两步破缺方案中，这些模式的部分寿命可以在实验范围内。负责这些衰变模式的相互作用也提供了一种新的方式来理解宇宙中物质的起源，通过SO（10）的GUT标度标量玻色子的衰变。它们的（B-L）破坏性质保证了GUT标度引起的重子不对称性不会被电弱sphaleron相互作用所消除。在最小SO（10）模型中，这种不对称性与夸克、轻子和中微子的质量密切相关。
2012-07-24 hep-ex hep-ph
Progress and Simulations for Intranuclear Neutron--Antineutron Transformations in ${}^{40}_{18} Ar$
随着深层中微子实验（DUNE）和超级神冈的即将建设，核子衰变搜索作为一种手段，以限制超越标准模型（BSM）的扩展再次在基础物理学的前沿。在这些大型实验体积内的大量中子，以及未来的高强度中子束（如欧洲SputtersSource），通过搜索$\mathcal{B}$和$\mathcal{B}-\mathcal{L}$违反过程（如中子-反中子转换（$n\rightarrow\bar{n}$），提供了一个强大的，高精度的门户网站到这个物理学，这是一个重要的预测令人信服的重子生成理论。考虑到这一点，本文讨论了一种新的和自洽的核内模拟这一过程中的${}^{40}_{18} Ar$，它起着探测器和目标的作用，在沙丘的巨大的液态氩时间投影室。一个准确的和独立的模拟所产生的核内湮灭尊重重要的物理相关性和级联动力学这个大的核是必要的，以了解这种罕见的搜索的可行性时，对比背景源，如大气中微子。最近的理论改进，我们的模型，包括第一次计算的${}^{40}_{18} Ar$的$\bar{n}$ -核内抑制因子，和蒙特卡罗模拟比较，另一个公开的$n\rightarrow\bar{n}$发电机内GENIE，也进行了讨论。
2020-01-29 hep-ex hep-ph nucl-th
Theories of Baryogenesis
这些讲座提供了一个教学评论的理论解释观察到的重子不对称的宇宙的现状。特别强调的是大统一体重子发生和电弱重子发生。解释了关键问题，未解决的问题和最近的发展，如在预热期间的大统一体重子发生。还提供了一些练习（及其解决方案）。
1998-07-28 astro-ph hep-ph hep-th
Electroweak/GUT Domain Wall by Hawking Radiation: Baryogenesis and Dark Matter from Several Hundred kg Black Holes
在场论的破缺相中，来自黑洞的霍金辐射在小黑洞周围形成球形畴壁，具有相变性质的标准模型（SM）和大统一理论（GUT）。我们得到了两种球形畴壁：（a）由黑洞附近局部加热和局部对称性恢复形成的热化畴壁和（b）由霍金辐射的压力和壁面张力的压力平衡形成的动力畴壁。电弱壁形成为围绕质量为几百公斤的黑洞的热化壁。大统一理论壁形成为围绕小得多的黑洞的动力壁。黑洞周围的电弱壁可以通过假设壁中的CP-破缺相位产生重子数。GUT壁可以向黑洞提供电荷，即GUT壁引起了黑洞的自发充电。本文提出了一个宇宙学模型，它可以解释由几百公斤质量的原始黑洞引起的重子数和冷暗物质的起源。
2001-12-07 hep-ph
Warm baryogenesis
我们表明，重子的不对称性可以产生的耗散效应在温暖的通货膨胀通过一个超对称的两阶段的机制，在那里的暴胀耦合到重介质场，然后通过B和CP违反相互作用衰变成轻的物种。与热GUT重子生成模型相比，膨胀过程中的温度总是低于重质量阈值，同时抑制了对膨胀子势的热修正和量子修正，并产生了危险的GUT遗迹。这自然地给出了一个接近观测值的小重子不对称性，尽管在暴胀之后，随着任何引力子的过剩，参数上更大的值可能会被稀释。此外，这一过程产生重子等曲率扰动范围内的未来实验，使这是一个有吸引力的和可检验的模型大统一理论重子生成。
2012-05-15 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Post--Sphaleron Baryogenesis
本文提出了一种新的机制，它直接在具有弱标度质量和高维重子数违反耦合的单重标量场$S_r$的衰变中产生宇宙的重子不对称性。与目前流行的模型不同，这种机制在电弱相变后变得有效，不依赖于sphaleron来诱导非零重子数。$S_r$衰变中的CP不对称性通过涉及$W^\pm$规范玻色子交换的回路图而产生，并且被轻夸克质量抑制，自然地导致$η_B \sim 10^{-10}$的值。我们表明，最简单的实现这种机制，它使用六夸克$ΔB=2$运营商，预测有色标量可访问的大型强子对撞机，中子-反中子振荡的下一代实验范围内。
2006-06-27 hep-ph
Baryogenesis Below The Electroweak Scale
我们提出了一个新的替代重子生成，解决了一些与大统一理论和电弱的情况下，甚至在适度的扩展标准模型，这可能允许重子生成的问题。如果宇宙在暴胀后不会再加热到电弱标度以上，那么就不会产生大统一理论重子，同时也不会产生大量的热闪锌矿、引力子和单极子。然而，通过预热的非热产生sphaleron配置可以产生观察到的宇宙重子不对称性。
1999-02-22 astro-ph hep-ph hep-th
Theories and Experiments for Testable Baryogenesis Mechanisms: A Snowmass White Paper
宇宙的重子不对称性是期望物理学超越标准模型的核心动机之一。在这篇Snowmass白皮书中，我们回顾了测试一些核心范式的挑战和机遇，这些范式预测物理学的尺度足够低，可以期待未来十年的新实验数据。重点放在理论思想和他们的一些实验的影响，特别是，我们讨论了中子-反中子转换，味观测，下一代对撞机，未来的中子设施，引力波，寻找永久电偶极矩，$0νββ$衰变和一些未来的大型地下实验作为方法来测试后sphaleron重子，电弱重子，中生和低尺度leptogenesis。最后，我们评论的情况下，高尺度物理可以探测通过这些相同的机制。
2022-03-25 hep-ex hep-ph hep-th
Baryogenesis from the weak scale to the grand unification scale
本文综述了近年来的重子发生研究现状，重点介绍了电弱重子发生和轻子发生。第一个详细的研究是在SU（5）GUT模型中进行的，其中细夸克的CP破坏衰变产生重子不对称性。这些大统一模型被排除在B+L违反sphaleron过程在高温下的发现。然而，一种新的可能性出现了，即电弱重子发生。这里，在强烈的一阶相变中，sphaleron过程产生重子不对称性。这种机制已经在标准模型的许多扩展中进行了研究。然而，来自大型强子对撞机和低能精密实验的限制排除了大多数已知的模型，留下了一个有趣的可能性，即电弱对称性破缺的复合希格斯模型。Sphaleron过程也是轻子生成的基础，其中重右手中微子的CP破坏衰变产生轻子不对称，部分转化为重子不对称。这一机制与大统一理论重子生成机制密切相关，基于大统一理论模型的简单估计可以解释观测到的重子光子比的数量级。在单味近似下，导出了轻中微子质量的上界，它与中微子质量和的宇宙学上界是一致的。对于准简并右手中微子，轻子生成温度可以从大统一尺度降低到弱尺度，GeV无菌中微子的CP破坏振荡也可以导致轻子生成。在发展一个完整的领域的热leptogenesis的理论描述，这表明与规范玻色子的热等离子体的相互作用起着至关重要的作用，取得了重大进展。最后，我们讨论了最近的想法如何跷跷板机制和B-L破缺在大统一尺度可以探测的引力波。
2021-11-05 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Return of the grand unified theory baryogenesis: Source of helical hypermagnetic fields for the baryon asymmetry of the universe
已经认为，没有产生$B$ - $L$不对称性的重子生成模型，例如GUT重子生成，不起作用，因为不对称性被电弱闪锌矿子洗除。在这里，我们指出，螺旋超磁场可以产生通过手征磁效应与手征不对称性在这样的重子生成模型。螺旋超磁场然后产生重子不对称性，主要是在电弱对称性破缺，直到今天。因此，不存在$B$ - $L$不对称性的重子生成模型仍然可以作为目前重子不对称性的起源。特别是，如果它能产生主要由$10^{-3}$级右手电子携带的手征不对称性（化学势与温度之比），那么所产生的重子不对称性就可以与我们的宇宙相一致，尽管简单实现的大统一理论重子生成很难满足这个条件。并讨论了克服大统一理论重子发生困难的途径。$B_0\sim 10^{-16 \sim 17}$ G和$λ_0 \sim 10^{-2\sim3}$ pc的星系际磁场是前面讨论过的重子生成情景的确凿证据。
2018-07-04 astro-ph.CO hep-ph hep-th
A Non-SUSY Model for Neutrino Oscillation, Baryogenesis and Neutrinoless Double Beta Decay
用Anti-GUT模型拟合了中微子振荡、重子生成和无中微子双β衰变。
2001-10-09 hep-ph
A possible shortcut for neutron-antineutron oscillation through mirror world
中子-反中子质量混合的现有界限$ε_{n\bar n} < {\rm few} \times 10^{-24}$ eV，对$n - \bar n$跃迁概率施加了严格的上限，$P_{n\bar n}(t) < (t/0.1 ~{\rm s})^2 \times 10^{-18}$左右，其中$t$是中子飞行时间。本文提出了一种新的$n- \bar n$跃迁机制，它不是由直接质量混合$ε_{n\bar n}$引起的，而是由与镜像中子$n'$和镜像反中子$\bar{n}'$的假设态的中子混合引起的.后者可以大到$ε_{nn'}, ε_{n\bar{n}'} \sim 10^{-15}$ eV左右，而不与目前的实验极限和核稳定性界限相矛盾。$n-n'$和$n-\bar{n}'$跃迁的几率$P_{nn'}$和$P_{n\bar{n}'}$取决于镜区的环境条件，并且它们可以通过施加适当值的磁场而被共振放大。这开启了具有概率$P_{n\bar n} \simeq P_{nn'} P_{n\bar{n}'}$的$n-\bar n$跃迁的可能性，该概率可以达到值$\sim 10^{-8} $或甚至更大。为了在实际实验中发现这种效应，不应抑制磁场，而应适当改变磁场。这些混合可以由新的物理在几个TeV的规模，这也可能起源于一个新的低尺度之间的普通和镜像部门的共同重子生成机制。
2021-01-20 hep-ph nucl-th
$n$-$\bar n$ oscillations and the neutron lifetime
中子-反中子振荡被认为是在最近提出的粒子模型，声称解决中子寿命异常，表明重子违反$ΔB=1$相互作用的存在。可能的限制来自于中子-反中子振荡的未观测，如果中子衰变产生的暗物质粒子恰好是马约拉纳费米子，则可能发生这种振荡。它表明，这可以实现在一个简单的MSSM扩展，其中只有重子数违反项$u^cd^cd^c$被包括在内，而所有其他的R-宇称违反条款被阻止，以避免快速质子衰变。它演示了如何在一个字符串驱动的GUT打破MSSM通量的情况下，可以实现这种情况。
2018-05-15 hep-ex hep-ph hep-th
$n-\overline{n}$ Oscillation in $S^1/Z_2\times Z_2'$ Orbifold $SU(5)$ GUT
本研究利用带 $S^1/Z_2 \times Z_2'$ 轨形空间的 $SU(5)$ 大统一理论的算符显式实现，探究质子衰变、中子-反中子振荡等破坏 $B$ 及 $B-L$ 过程的可能性。
2025-01-16 hep-ph hep-th
Unified TeV Scale Picture of Baryogenesis and Dark Matter
我们提出了一个简单的MSSM的扩展，它提供了一个统一的宇宙学重子不对称性和暗物质的图片。我们的模型引入了一个规范单重场$N$和一个色三重场$X$，它们与右手夸克场耦合。由标量场$X$的交换所介导的马约拉纳费米子$N$的平衡衰变产生了足够的重子不对称性，用于$M_N \sim 100$ GeV和$M_X \sim$ TeV。$N$的标量伙伴（表示为$\tilde{N}_1$）自然是最轻的超对称粒子，因为它没有规范相互作用，并扮演着暗物质的角色。$\tilde{N}_1$在早期宇宙中通过费米$\tilde{X}$场的交换有效地湮灭为夸克。该模型是实验测试的（一）中子-反中子振荡的过渡时间估计约为$10^{10}$秒，（二）发现有色粒子$X$在大型强子对撞机的质量为TeV，和（iii）直接暗物质检测预测的截面在可观察的范围内。
2007-03-25 hep-ph
Two Loop Unification of Non-SUSY SO(10) GUT with TeV Scalars
本文研究了Babu和Mohapatra提出的非超对称SO（10）大统一理论在双圈水平上的规范耦合统一。该理论一步分解为标准模型，具有TeV非标准模型标量的特点。这导致了太多有趣的新物理学在TeV尺度和新粒子的发现在LHC。这个模型产生了可检验的质子衰变，中子-反中子振荡，提供了重子生成的机制，并包含潜在的暗物质候选者。在本文中，我们计算的两个循环β函数，并表明，该模型统一到两个循环的顺序约$10^{15}$ GeV。然后，我们计算质子的寿命，考虑到阈值效应，并表明这些影响将其放置在超级神冈极限以上。
2017-02-22 hep-ph
Making Baryons Below the Electroweak Scale
我描述了一种新的方式进行重子生成，它回避了许多问题的大统一理论和电弱的情况。如果暴胀后的再热温度低于电弱标度，则既不能产生GUT重子，也不能产生传统的电弱重子。然而，通过预热的非热产生sphaleron配置可能会产生观察到的宇宙重子不对称性。这种低规模的重子生产是特别有吸引力的，因为它避免了一些强有力的约束，从引力子和模生产再加热。
2000-01-04 hep-ph
Baryogenesis from primordial tensor perturbations
在暴胀过程中，时空度规的原初量子涨落成为经典的，并且度规的自旋连接耦合项与费米子之间存在自发的CPT破坏。左、右手征中微子的能级分裂，导致平衡态下的轻子净不对称。同样大小的净重子不对称性可以从轻子不对称性中产生，或者通过大统一体、$B-L$对称性，或者通过保持$B+L$对称性的电弱sphaleron过程。如果原始张量扰动的振幅是$10^{-6}$的量级（正如暴胀模型所预期的那样），并且轻子/重子数破坏过程在大统一理论纪元$T_d \sim 10^{16} Gev$冻结，那么就可以产生正确量级的重子数不对称性$10^{-10}$。
2002-04-22 astro-ph hep-ph
On the Role of Cosmological Gravitational Particle Production in Baryogenesis
本文利用 Bogoliubov 方法研究引力粒子产生框架下的重子不对称性，表明低重加热温度下 GUT 重子产生可在广泛共形耦合范围内成功，并给出轻子产生所需的温度与右手中微子质量约束。
2024-04-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Regulating the Baryon Asymmetry in No-Scale Affleck-Dine Baryogenesis
在具有海森堡对称性的超引力模型（如标准超弦结构）中，暴胀真空能量导致的超对称破缺不会在树的水平上提升平坦方向。单圈修正给出的质量平方很小，在不涉及光阑的所有平坦方向上都是负的（约为-g^2 H^2/（4π）^2）。在暴胀之后，这些平坦的方向产生了一个大的重子不对称性，典型的是$n_B/s \sim$ O（1）。我们考虑抑制这种不对称的机制，观察到的水平。这些包括稀释从暴胀或模量衰减，大统一组织的非平坦性的$vev$方向，和高维运营商在大统一组织模型和MSSM。我们发现，所观察到的BAU可以很容易地产生时，这些影响中的一个或多个存在。
1998-05-12 astro-ph hep-ph
Baryon number violation, baryogenesis and defects with extra dimensions
在大统一理论（GUT）的一般模型中，夸克和轻子在GUT弦的背景中传播时会发生各种类型的重子数破坏过程。另一方面，在具有大额外维度的模型中，弦背景中的重子数破坏并不是微不足道的，因为它必须依赖于质子稳定化的机制。在本文中，我们认为，宇宙弦模型与额外的维度可以增强重子数违反到一个有趣的水平，如果质子衰变被抑制的机制的局域波函数。我们还对宇宙学缺陷介导的重子发生作了一些评论。我们表明至少有两种情况将在这个方向上取得成功。一种是轻子生成的情形，其中所需的轻子数转换是由宇宙弦介导的，另一种是来自衰变的宇宙畴壁的重子生成。这两种情况都是新的，过去没有讨论过。
2002-05-06 astro-ph hep-ph hep-th
Dark Grand Unification in the Axiverse: Decaying Axion Dark Matter and Spontaneous Baryogenesis
衰变常数接近大统一（GUT）尺度的量子色动力学轴子具有接近neV的超轻质量。然而，我们表明，轴子粒子的质量附近的千电子伏- PeV范围内的大统一体尺度的衰变常数也很好的动机，因为它们自然产生的轴向理论与黑暗的非阿贝尔规范群。我们证明了正确的暗物质丰度可以通过这些模型中的重轴子通过错位机制结合一段时间的早期物质统治从长寿命的黑暗胶球相同的规范组。重的轴子暗物质可能会衰变为两个光子，产生单能量的电磁信号，可以被当前或下一代的天基望远镜探测到。我们计划下一代望远镜的灵敏度，包括$\textit {Athena,}$ AMEGO和e-ASTROGAM，以这种衰变的轴子暗物质。如果暗区包含多个约束规范群，那么观察到的原始重子不对称性也可以通过自发重子生成来实现。我们提出了明确的orbifold建设的黑暗规范群统一与SM在大统一尺度和轴子出现的第五个组件的黑暗规范场与散装陈-西蒙斯条款。
2022-08-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Sphaleron Erasure of Primordial Baryogenesis
如果目前的重子不对称性是由于普朗克或大统一体尺度的物质不对称性，那么重子或轻子数的破坏过程受到这样一个条件的约束，即它们随后不会消除这种不对称性。本文对考虑轻子质量效应的标准模型中的裂重子数破坏过程的分析作了修正。我们发现了一个令人惊讶的结果，一个大肠道尺度的物质不对称性可以生存的$B$和$L$违反sphaleron的相互作用，即使（$B- L$）是保守的，等于零的所有温度。我们扩展的分析，以涵盖最小的超对称标准模型（MSSM），并推导出的R-奇偶违反耦合的MSSM的扩展的约束。在重子数违反4维算子的情况下，我们发现，与目前的智慧相反，由于剩余轻子味数守恒，由此产生的界限可以完全避免;在轻子数违反算子的情况下，我们发现的界限是依赖于味的，可以完全避免在确定的味通道。我们还考虑如何修改的情况下，有一个大统一的扩展的超对称模型，引入新的轻子味违反耦合的界限。
1992-07-08 hep-ph
Explaining the CMS excesses, baryogenesis and neutrino masses in $E_{6}$ motivated $U(1)_{N}$ model
我们研究了超弦激发的超对称标准模型的$U(1)_{N}$扩展的$E_{6}$模型，以探索用该模型的八种可能变体来解释最近的过剩CMS事件和宇宙的重子不对称性的可能性.根据短基线中微子实验的提示，在存在一个或多个轻不育中微子，我们还研究了中微子质量矩阵所规定的字段分配和离散对称性，在这些变量。我们发现，所有的变体可以解释过剩CMS事件通过奇异的slepton衰变，而对于一个标准的选择的离散对称性的四个变体的功能，允许高尺度重子生成（leptogenesis）。对于另一种变体，三体衰变诱导的软重子产生机制是可能的，它可以诱导重子数破坏的中子-反中子振荡。我们还指出了一个新的离散对称性，它具有确保质子稳定性和禁止树水平的味道改变中性电流过程的特点，同时允许高规模leptogenesis的两个变种的可能性。另一方面，中微子质量矩阵的$U(1)_{N}$模型的变种自然容纳三个活跃和两个无菌中微子获得质量通过他们的混合与额外的中性费米子产生有趣的纹理中微子质量。
2015-07-29 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Baryogenesis -- 40 Years Later
关于标准模型的两个非微扰特征的理论进展已经强烈地修改了大统一理论的经典图像：电弱理论的相图，以及在标准模型的高温对称相中重子和轻子数改变的sphaleron过程。本文简要介绍了三种可行的模型：电弱重子生成、阿弗莱克-戴恩机制和轻子生成，并讨论了证伪它们的前景。所有的模型都与暗物质的性质紧密相连，特别是在超对称理论中。在不久的将来，大型强子对撞机和伽马射线天文学的结果将为宇宙物质-反物质不对称性的起源提供新的线索。
2007-11-01 astro-ph hep-ph hep-th
Lepton Masses Protect the Primordial Baryogenesis from Spaleron erasure
这次演讲是基于与Graham Ross一起完成的工作，是我们即将发表的论文的一个非常简洁的总结。本文对包含轻子质量效应的标准模型中的裂重子数破坏过程的分析作了修正。我们发现了一个令人惊讶的结果，一个大肠道尺度的物质不对称性可以生存的$B$和$L$违反sphaleron的相互作用，即使（$B- L$）是保守的，等于零的所有温度。我们扩展的分析，以涵盖最小的超对称标准模型（MSSM）。作为一个新的结果，我们提出了低于电弱破缺温度和$B-L=0$在所有温度下的MSSM分析
1993-11-12 hep-ph
Baryogenesis vs. proton stability in theories with extra dimensions
我们提出了一个新的重子生成的背景下，理论与大额外的维度。重子数在零温度下几乎是守恒的，这是通过阿卡尼-哈米德和施马尔茨最近分析的一种定域机制实现的：轻子和夸克位于额外空间中两个稍微偏移的位置，这自然抑制了将后者“转换”到前者的相互作用。我们表明，这是预计将不再是真的，当有限的温度效应考虑在内。整个方案首先介绍了它的一般性，没有提到体几何或特定的机制，可能会产生重子不对称性。作为一个例子，我们然后专注于一个重子生成模型让人想起大统一理论重子生成。萨哈罗夫的平衡条件是满足假设非热生产的玻色子诱导重子数破坏。
2000-03-31 astro-ph hep-ph
Coherent Baryogenesis
我们提出了一个新的重子生成方案的基础上相干生产和混合不同的费米子物种。该机制在相变期间起作用，在相变期间，费米子通过汤川耦合到标量场获得质量。当质量矩阵是非线性变化的、非对称的，并且直接违反CP和B-L，或者其他一些最终转化为B-L的电荷时，重子产生是有效的。我们首先考虑一个玩具模型，其中涉及两个混合的费米子物种，然后一个混合暴胀的情况下嵌入一个超对称的Pati-Salam大统一理论。我们表明，相当一般地，一个重子过剩根据观察可以导致。
2003-12-19 astro-ph hep-ph
Spectrum of colour sextet scalars in realistic SO(10) GUT
在大统一理论（GUT）中加入标准模型汤川相互作用，经常预测各种新的标量耦合到费米子，并导致一些新的观测效应。我们评估这种可能性的颜色六重态双夸克标量内的现实的重正化模型的基础上$SO(10)$大统一理论。该频谱由五个六重奏组成：$Σ\sim (6,1,-\frac{2}{3})$、$S \sim (6,1,\frac{1}{3})$、$\overline{S}\sim(\overline{6},1,-\frac{1}{3})$、${\cal S}\sim(6,1,\frac{4}{3})$和$\mathbb{S}\sim(\overline{6},3,-\frac{1}{3})$。明确计算它们与夸克的耦合，我们评估了它们对中性介子-反介子混合和重子数破坏过程如中子-反中子振荡的贡献。后者的出现是因为一个$B-L$违反三线性耦合之间的六重态，这也有助于一些四次耦合和微扰性相同的导致强烈的限制的六重态质量。使用的值的$B-L$打破规模和汤川耦合允许在现实的模型中，我们得到这些标量的质量上的约束。发现$Σ$与任何其余的六重奏不能轻于$B-L$打破规模，同时。在现实模型领域，这意味着在不久的将来的实验中没有可观察到的$n$ - $\bar{n}$振荡。我们还指出了一种可能性，其中次大统一体尺度$Σ$和一对$S$，允许的其他限制，可以可行地产生所观察到的重子不对称的宇宙。
2023-03-10 hep-ph
Baryon Number Violating Scalar Diquarks at the LHC
重子数破坏过程受到核子衰变和中子-反中子振荡实验的严格限制。然而，如果重子数的破坏是通过第三代夸克发生的，那么我们就可以避免核子稳定性的限制，从而使这种BNV相互作用可以在LHC中进行。本文研究了含有双夸克和轻夸克标量的标准模型的一类特殊BNV扩张。在介绍这些模型后，我们详细研究了一个有前途的扩展，对质量为O（TeV）的粒子感兴趣。我们计算限制的质量和耦合从中子反中子振荡和双中子衰变耦合到第一和第三代夸克。我们探讨了这种模型对物质-反物质不对称性的可能后果。我们将看到，对于打破整体重子减轻子数对称性（B-L）的模型，最严格的约束来自于保持物质-反物质不对称性的需要。也就是说，如果BNV相互作用能消除与重子生成机制和温度无关的物质-反物质不对称性，那么它就不能被引入。最后，我们研究了这种模型在对撞机，如大型强子对撞机的现象。
2012-05-09 hep-ph
GUT Scale Inflation, Non-Thermal Leptogenesis, and Atmospheric Neutrino Oscillations
研究了超对称混合暴胀模型中的轻子生成问题。如果再热温度T_r>10^6 GeV，超势耦合参数kappa在10^-6<kappa<10^-2的范围内，则可以获得足够的轻子不对称性，从而成功地产生重子。对于这个kappa范围，标量谱指数n_s=0.99+-0.01。来自中微子混合的限制进一步限制了kappa的允许范围。我们详细分析的情况下，暴胀主要衰变到次轻的右手Majorana中微子考虑特别是大气中微子振荡的约束。
2003-12-09 astro-ph hep-ph
'Exotic vector-like pair' of color-triplet scalars
我们提出了一个最小的标准模型的扩展，产生一个马约拉纳质量的中子，与后Sphaleron重子生成机制。我们考虑一个“奇异的矢量对”的颜色三重标量，一个额外的马约拉纳费米子$ψ$，和一个标量场$ϕ$，给予质量$ψ$。类矢量对被定义为“奇异的”，因为一个特殊的质量项的颜色三重标量，违反重子数为$ΔB=1$。一个后Sphaleron重子生成是通过$ϕ$ -衰变成六个夸克（反夸克）或通过$ψ$ -衰变成三个夸克（反夸克）来实现的。这个模型提出了一些有趣的违反B的签名，在未来的中子-反中子物理学和大型强子对撞机测试。我们还讨论了FCNC的限制。无菌费米子也可以像$1-100\, \rm GeV$一样轻。在这种情况下，不育费米子可以是Meta稳态的，并且$n-\bar{n}$振荡可以由两个$n-ψ$，$ψ-\bar{n}$振荡间接产生，而不需要中子的有效Majorana质量。马约拉纳费米子$ψ$是类WIMP暗物质的一个很好的候选者。
2015-04-26 hep-ph
