경입자 기원에 대한 상세한 이해 (A Detailed Understanding of Leptogenesis)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 67권 / 3호 / 267 ~ 282페이지
· 저자명 : 이상백, 강신규

초록

우주의 물질-반물질 비대칭을 설명하기 위해 필요한 조건들을 알아보고, 이 조건들을 만족하는 시나리오인 중입자 기원(baryogenesis)이 경입자 기원(leptogenesis)을 통해 구현될 수 있음을 알아본다. 표준 경입자 기원을 구현하는 모형에서 경입자수 비대칭이 어떻게 발생하는지 자세히 알아보고, 유한 온도에서 유효한 스파렐론을 통하여 경입자수 비대칭이 중입자수 비대칭으로 전환되는 과정에 대해 소개한다. 무거운 마조라나 중성미자의 붕괴 과정을 통해 경입자수 비대칭을 이론적으로 계산하는 방법에 대해 자세히 소개한다. 무거운 마조라나 중성미자의 붕괴로 생성되는 경입자수 비대칭이 어떻게 제거되지 않고 현재 우주에 살아남을 수 있었는지 알아보기 위해 볼츠만 방정식을 유도하고, 볼츠만 방정식을 구성하는 요소들의 물리적인 의미를 논의한다. 또한, 볼츠만 방정식에 대한 수치 분석을 통해 중성미자수의 소멸과 연관된 변수값에 따라 경입자수 비대칭이 우주 진화 과정을 통해 어떻게 변하는지 알아보고, 관측된 중입자 비대칭값을 맞추는 변수값들과 초기 조건들을 구해본다.

영어초록

We discuss the necessary conditions for expaining the matter-antimatter asymmetry in our universe and show how it can be realized by baryogenesis via leptogenesis. We study how the lepton number asymmery can occur in standard leptogenesis and introduce the process of conversion of the lepton number asymmetry into the baryon asymmetry through a sphaleron effective at finite temperature. The method to calculate the lepton number asymmetry generated from the decay of the heavy Majorana neutrino is presented. We derive the Boltzmann equation for the heavy Majorana neutrino, as well as the $B-L$ to see how the lepton number asymmetry can survive without being completely washed out, and we discuss the physical implications of the contributions to the Boltzmann equation. By numerically solving the Boltzmann equation, we see how the lepton number asymmetry depends on the model parameters that reflect wash-out of the lepton number, and we find numerical results for the model parameters and the input variables, leading to the observed value of the bayron asymmetry in our universe.

참고자료

· 없음