通过超磁场产生轻子不对称与重子不对称

我们研究了在电弱相变（EWPT）之前的早期宇宙等离子体中，存在超磁场的情况下由轻子生成（leptogenesis）引起的重子不对称产生。对于最简单的超磁场 Chern-Simons（CS）波位形，我们发现当超磁场值因 α²-发电机效应而变化，且轻子不对称因阿贝尔反常而上升时，重子不对称会增长。我们求解了描述这种轻子生成与重子生成自洽动力学的相应积分-微分方程，考虑了两种情形：（i）原初轻子不对称存在于右手电子 e_R 中；（ii）除了 e_R 之外，在温度 T < T_RL ~ 10 TeV 时，由于逆希格斯衰变提供的手征翻转反应，产生了 e_L 和 ν_eL 的左手轻子不对称。我们发现，通过这种轻子生成，宇宙重子不对称（BAU）增长非常迅速，尤其是在强超磁场中。通过改变（减小）CS 波数参数 k_0 < 10⁻⁷ T_EW，可以恢复 BAU 的可观测值 η_B ~ 10⁻⁹，其中 k_0 = 10⁻⁷ T_EW 对应于超磁场欧姆耗散下存活的 CS 波数最大值。在情形（ii）中，我们预测在 EWPT 时刻，右手电子与左手电子的轻子数存在本质差异，L_eR - L_eL ~ (μ_eR - μ_eL) / T_EW = Δμ / T_EW ~ 10⁻⁵，这可用作 EWPT 之后手征不对称的初始条件。