Neutrinos, cosmological phase transitions and the matter-antimatter asymmetry of the Universe
Neutrinos, transitions de phase cosmologiques et asymétrie matière-antimatière de l'Univers
Résumé
The baryon asymmetry in our Universe is an unsolved problem in cosmology. A popular approach for explaining it is leptogenesis with sterile neutrinos, which are particles motivated in order to explain the masses of active neutrinos in the Standard Model. It is possible to include in these scenarios a cosmological phase transition which gives rise to the sterile neutrino masses. This idea is phenomenologically interesting, as such a phase transition could produce detectable gravitational waves. At the temperature T of the phase transition, sterile neutrinos acquire a mass M. Two mechanisms are considered. For non-relativistic sterile neutrinos M>T, deviating from equilibrium due to the phase transition, they will quickly decay and produce a lepton asymmetry. The rapidity of the phase transition allows a larger sterile neutrino population than in usual scenarios and enhances the created asymmetry. Numerical analyses describe the successful regions in parameter space for leptogenesis. For relativistic sterile neutrinos M
L'asymétrie entre matière et antimatière est un problème non résolu de la cosmologie. Une approche populaire pour l'expliquer est la leptogénèse avec des neutrinos stériles, qui sont des particules motivées expérimentalement pour expliquer les masses des neutrinos actifs du Modèle Standard. Il est possible d'inclure dans les scénarios de leptogénèse une transition de phase cosmologique qui donne leur masse aux neutrinos stériles. Cette idée est intéressante phénoménologiquement, car une transition de phase produit des ondes gravitationnelles pouvant être détectées. À la température de la transition de phase T, les neutrinos stériles obtiennent une masse M. Deux mécanismes sont considérés. Pour des neutrinos stériles non-relativistes M>T déviant de l'équilibre lors de la transition de phase, l'asymétrie leptonique est créée lors de leurs désintégrations. La rapidité de la transition permet d'avoir une population de neutrinos stériles initiale plus importante que dans le cas standard et améliore la création d'asymétrie. L'analyse numérique permet de décrire l'espace des paramètres où la leptogénèse est réussie. Pour des neutrinos stériles relativistes M
Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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Soumis le : mercredi 27 novembre 2024-10:45:46
Dernière modification le : vendredi 29 novembre 2024-03:24:41
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Citer
Rémi Faure. Neutrinos, cosmological phase transitions and the matter-antimatter asymmetry of the Universe. High Energy Physics - Theory [hep-th]. Université Paris-Saclay, 2024. English. ⟨NNT : 2024UPASP081⟩. ⟨tel-04806578⟩
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