Teste de precisão de bariogênese

Resumo

A assimetria entre bárion e anti-bárion do universo (BAU: Baryon-antibaryon Asymmetry of the Universe) foi confirmado por duas medidas cosmológicas diferentes: a abundância dos elementos leves da nucleossíntese do Big Bang (BBN: Big Bang Nucleosynthesis) e a anisotropia na temperatura na radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB: Cosmic Microwave Background). Apesar de o modelo padrão da física partículas e cosmologia terem todos os ingredientes para gerar a BAU através do mecanismo chamado bariogênese, eles não são suficiente, o que significa que uma nova física é necessária. Bariogênese que depende da violação do número bariônico devido ao vácuo não trivial na teoria electrofraca (EW: ElectroWeak) deveria ocorrer acima da temperatura da EW cerca de 100 GeV e, em princípio, poderia ocorrer a uma temperatura tão alta quanto a escala das Grand Unified Theories (GUTs) de 10^{16} GeV depois da inflação do universo. Outra evidência importante que fomenta uma nova física é a massa pequena dos neutrinos na escala de eV, que naturalmente aponta para uma violação do número leptônico perto da escala das GUTs através do mecanismo de seesaw. Essa violação do número leptônico abre uma nova possibilidade, de que a bariogênese ocorra através da leptogênese. Se a bariogênese ocorresse à temperatura muito acima de 100 GeV, testes diretos experimentais seriam desafiadores. Neste projeto, propomos a verificação indireta da bariogênese em escala alta através de teste de precisão. Em particular, pretendemos obter expressões analíticas precisas para determinar a BAU gerada considerando alguns efeitos importantes, como sabores leptônicos e partículas espectadoras em banho térmico. Com esses resultados, desenvolveremos um software público capaz de testar modelos mais fundamentais como GUTs, em que os observáveis em baixa energia e a BAU medida deverão ser reproduzidos. (AU)