Sacharowkriterien

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Die drei Sacharow-Kriterien sind in der Kosmologie notwendige Bedingungen für eine dynamische Erzeugung der Baryonenasymmetrie im Universum während der Baryogenese. Sie sind nach ihrem Entdecker Andrei Sacharow benannt, der sie 1967 als erster fand.[1] Unabhängig von ihm wurden sie 1970 auch von Wadim Alexejewitsch Kusmin[2] entdeckt.

Die drei Kriterien[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die unterschiedlichen Theorien zur Entstehung der Baryonenasymmetrie unterscheiden sich darin, wie die folgenden Bedingungen im Einzelnen erfüllt werden.

Verletzung der Baryonenzahl-Erhaltung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dieses Kriterium ist im Standardmodell prinzipiell durch die Sphaleron-Prozesse erfüllt. Aufgrund der hohen Masse des Higgs-Bosons ist die Baryogenese durch diesen Prozess im Standardmodell jedoch nicht mit dem Verlassen des thermodynamischen Gleichgewichts, dem dritten Sacharow-Kriterium, in Einklang zu bringen.[3] Zu den anderen Kriterien widerspruchsfrei erfüllt wird es von allen Modellen, die einen Ansatz zur Großen vereinheitlichten Theorie zur Vereinheitlichung von starker und elektroschwacher Wechselwirkung darstellen.

Verletzung von C- und CP-Invarianz[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

C steht hier für Charge, engl. für Ladung und CP für Charge-Parity, d. h. Ladung und Parität. Dieses Kriterium ist bereits im Standardmodell der Elementarteilchenphysik erfüllt. Auch wurde die CP-Verletzung beim Zerfall des neutralen Kaons experimentell gefunden. Allerdings ist die beobachtete CP-Verletzung viel zu klein, um die heutige Baryonenasymmetrie zu erklären. Da allgemein von der Gültigkeit der CPT-Invarianz ausgegangen wird (T=Zeit), sollte die T-Invarianz ebenfalls verletzt sein – auch dies konnte beobachtet werden, ist aber keine notwendige Bedingung.

Thermodynamisches Nichtgleichgewicht[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im thermodynamischen Gleichgewicht würde eine vorhandene Baryonasymmetrie durch die inversen Reaktionen der betrachteten Teilchenzerfälle zwangsläufig wieder ausgelöscht. Das Nichtgleichgewicht wird in heutigen Theorien zur Baryogenese meist durch eine schnelle Expansionsrate des Universums (schneller als die Zerfallsrate des betrachteten Teilchens) zum fraglichen Zeitpunkt erklärt.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. A. D. Sakharov: Violation of CP Invariance, c Asymmetry, and Baryon Asymmetry of the Universe. In: JETP Lett. Band 5, Nr. 1, 1967, S. 24–27 (englisch, jetpletters.ac.ru [PDF]).
  2. V. A. Kuz'min: CP-noninvariance and Baryon Asymmetry of the Universe. In: JETP Lett. Band 12, Nr. 6, S. 228–230 (englisch, jetpletters.ac.ru [PDF]).
  3. Werner Bernreuther: CP Violation and Baryogenesis. Lecures given at the International School on CP Violation and related Processes, Prerow, Germany, October 1 - 8, 2000, and at the workshop of the Graduiertenkolleg Elementarteilchenphysik of Humboldt Universität, Berlin, April 2 - 5, 2001. In: Lect. Notes Phys. Nr. 591, 2002, S. 237–293, arxiv:hep-ph/0205279 (englisch).