Baryogenese

Die Baryogenese bezeichnet den physikalischen Prozess, durch den im frühen Universum ein geringer Überschuss an Baryonen (Materie) gegenüber Antibaryonen (Antimaterie) entstand. Dieses Ungleichgewicht beträgt nur etwa 1 Baryon pro 1,63 Milliarden Materie-Antimaterie-Paare, aber ohne es gäbe es keine Sterne, Planeten oder Menschen.

1967 formulierte der sowjetische Physiker Andrei Sacharow drei notwendige Bedingungen für die Baryogenese: (1) Verletzung der Baryonenzahlerhaltung, (2) Verletzung der C- und CP-Symmetrie und (3) Abweichung vom thermischen Gleichgewicht. Alle drei Bedingungen müssen gleichzeitig erfüllt sein.

Das Standardmodell der Teilchenphysik enthält CP-Verletzung (beobachtet im Kaon- und B-Meson-System) und Baryonenzahlverletzung durch Sphaleronprozesse, aber die Effekte sind zu schwach, um die beobachtete Asymmetrie zu erklären. Es muss also Physik jenseits des Standardmodells geben.

Konkurrierende Theorien umfassen die elektroschwache Baryogenese (bei der Elektroschwachen Phasenübergang), die Affleck-Dine-Baryogenese (über skalare Felder) und die Leptogenese, bei der zuerst eine Lepton-Asymmetrie entsteht, die dann in eine Baryon-Asymmetrie umgewandelt wird.