باریون زایی

{baryogensis} [فیزیک] فرایندهایی که در عالم آغازین به بی تقارنی بین ماده و پادماده انجامید و سبب چیرگی ماده شد

چرا در جهان قابل مشاهده میزان ماده از پادماده بیشتر است؟
در کیهان شناسی فیزیکی، باریون زایی اصطلاحی است که به فرایند فرضی فیزیکی گفته می شود که با عث برهم زدن تقارن ( تعادل ) میان باریون ها و پادباریون های تولید شده در لحظات آغازین پیدایش گیتی شد. ماده باریونی که امروز پس از نابودسازی بایونی - پادباریونی به جای مانده است، گیتی را تشکیل داده است.
نظریات باریون زایی موجود ( که مهمترینشان باریون زایی الکتروضعیف و باریون زایی GUT هستند ) از نظریه میدان کوانتومی و فیزیک آماری بهره می برند تا مکانیزمهای ممکن را توصیف کنند. تفاوت میان نظریه های باریون زایی در توصیف برهم کنش میان ذرات بنیادی است.
مرحله پس از باریون زایی، هسته زایی مه بانگ است که بسیار بیشتر شناخته شده است و در طی آن هسته های اتمی سبک شروع به شکل گیری نمود.
معادلات دیراک که در سال ۱۹۲۸ به عنوان بخشی از مکانیک کوانتومی نسبیتی، توسط پل دیراک فرمولبندی شد، وجود پادذرات ( ضد ذرات ) را در تقابل با ذرات متناظرشان پیش بینی می کند. پس از آن مشاهدات تجربی تایید کردند که به ازای هر نوع ذره ای یک پادذره متناظر وجود دارد. نظریه سی پی تی تضمین می کند که ذره و ضد ذره جرم و طول زندگی دقیقاً یکسان و بار الکتریکی دقیقاً یک اندازه و مخالف هم داشته باشند. در نتیجه این که امروزه میزان ماده و پادماده ( ضدماده ) در گیتی با هم برابر نیستند، تعجب برانگیز است و در واقع هیچ گونه شواهد تجربی مبنی بر وجود توده ای از پادماده در جایی از جهان قابل مشاهده به دست نیامده است.
برای توجیه اختلاف پیش بینی این نظریه ها با واقعیت، دو تفسیر مختلف وجود دارد : اول اینکه گیتی از آغاز ماده را ترجیح می داده است و با برتری اندک ماده آغاز گشته است ( یعنی عدد باریونی کل گیتی صفر نیست ) یا اینکه گیتی در آغاز کاملاً متقارن بوده است اما با گذر زمان، گروهی از پدیده ها موجب بر هم زدن تعادل به نفع ماده شده است. عموماً این دیدگاه دوم به دیدگاه نخست ترجیح داده می شود، هرچند که هیچ شواهد تجربی مشخصی مبنی بر درست بودن هیچ یک وجود ندارد.
در سال ۱۹۶۷، آندره ساخاروف مجموعه ای از سه شرط لازم را پیشنهاد داد که باید در مورد یک برهمکنش باریون زا صادق باشد تا ماده و ضدماده بتوانند با نرخهای متفاوتی تولید شوند. ایده مطرح کردن این شرایط برآمده از کشفهای اخیر تابش زمینه کیهانی و نقض سی پی در سامانه خنثای کائون بود. سه شرط ضروری ساخاروف عبارتند از:

💡 تورم کیهانی و باریون‌زایی نیز همچنان به عنوان ویژگی‌های ابهام‌آمیز مدل‌های نوین مه‌بانگ باقی مانده‌اند و هنوز توضیح کمیتی قابل قبولی برای آن‌ها پیدا نشده‌است. این‌ها تا امروز جز مسائل حل‌نشده فیزیک باقی مانده‌اند.

💡 که باید در مورد یک برهمکنش باریون‌زا صادق باشد تا ماده و ضدماده بتوانند با نرخهای متفاوتی تولید شوند. ایده مطرح کردن این شرایط برآمده از کشفهای اخیر تابش زمینه کیهانی

💡 تابش تاریک (یا الکترومغناطیس تاریک) گونه‌ای فرضی از تابش است که واسطهٔ برهمکنش ماده تاریک است. با قیاس با روشی که فوتون‌ها در برهمکنش‌های الکترومغناطیسی بین ذرات در مدل استاندارد (که در کیهان‌شناسی ماده باریونی نامیده می‌شود) واسطه می‌شوند، تابش تاریک برای واسطه برهمکنش بین ذرات ماده تاریک پیشنهاد شده‌است. مشابه ذرات ماده تاریک، تابش تاریک فرضی با ذرات مدل استاندارد برهمکنش ندارد.

💡 برخی تخمین‌های ارائه‌شده نشان می‌دهد که تقریباً ۱۰۸۰ باریون (تقریباً تمامی پروتون‌ها و نوترون‌ها) در جهان قابل مشاهده وجود دارد.

💡 گمان می‌رود که این ماده تاریک ساختار جهان در بزرگترین مقیاس‌ها را دیکته می‌کند. ماده تاریک بر اثر گرانش ماده باریونی (ماده معمولی) را جذب می‌کند.

💡 در جهان کنونی، باریون‌ها نوعاً با سرعت غیر نسبیتی حرکت می‌کنند، به‌این معنی که انرژی جنبشی آن‌ها بسیار کمتر از جرم-انرژی آن‌ها می‌باشد.