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Die drei '''Sacharow-Kriterien''' sind in der [[Kosmologie]] [[Notwendige und hinreichende Bedingung #Notwendige Bedingung|notwendige Bedingungen]] für eine dynamische Erzeugung der [[Baryonenasymmetrie]] im Universum während der [[Baryogenese]]. Sie sind nach ihrem Entdecker [[Andrei Dmitrijewitsch Sacharow|Andrei Sacharow]] benannt, der sie 1967 als erster fand.<ref>{{Literatur|Autor= A. D. Sakharov|Titel= Violation of CP Invariance, c Asymmetry, and Baryon Asymmetry of the Universe|Sammelwerk= JETP Lett.|Band= 5| Nummer= 1| Jahr= 1967|Seiten = 24–27|Sprache= en|Online= http://jetpletters.ac.ru/ps/1643/article_25089.pdf }} </ref> Unabhängig von ihm wurden sie 1970 auch von [[Wadim Alexejewitsch Kusmin]]<ref>{{Literatur|Autor= V. A. Kuz'min| Titel= CP-noninvariance and Baryon Asymmetry of the Universe| Sammelwerk= JETP Lett.|Band= 12|Nummer= 6|Seiten= 228–230| Sprache= en|Online= http://www.jetpletters.ac.ru/ps/1730/article_26297.pdf}}</ref> entdeckt. | |||
Die drei ''' | |||
== Die drei Kriterien == | == Die drei Kriterien == | ||
Die unterschiedlichen Theorien zur Entstehung der Baryonenasymmetrie unterscheiden sich darin, wie die folgenden Bedingungen im Einzelnen erfüllt werden. | Die unterschiedlichen Theorien zur Entstehung der Baryonenasymmetrie unterscheiden sich darin, wie die folgenden Bedingungen im Einzelnen erfüllt werden. | ||
=== Verletzung der Baryonenzahl-Erhaltung === | === Verletzung der Baryonenzahl-Erhaltung === | ||
Dieses Kriterium wird von allen Modellen, die einen Ansatz zur [[Große vereinheitlichte Theorie|Großen vereinheitlichten Theorie]] | Dieses Kriterium kann im Standardmodell möglicherweise durch die [[Sphaleron]]-Prozesse erfüllt werden. Aufgrund der hohen Masse des [[Higgs-Boson]]s ist die Baryogenese durch diesen Prozess im Standardmodell jedoch nicht mit dem Verlassen des thermodynamischen Gleichgewichts, dem dritten Sacharow-Kriterium, in Einklang zu bringen.<ref>{{Literatur|Autor= Werner Bernreuther| Titel = CP Violation and Baryogenesis| TitelErg= Lectures 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| Sammelwerk= Lect. Notes Phys.| Nummer= 591| Datum= 2002| Seiten= 237–293| Sprache=en| arXiv= hep-ph/0205279}}</ref> Zu den anderen Kriterien widerspruchsfrei erfüllt wird es von allen Modellen, die einen Ansatz zur [[Große vereinheitlichte Theorie|Großen vereinheitlichten Theorie]] zur Vereinheitlichung von starker und elektroschwacher Wechselwirkung darstellen. | ||
=== Verletzung von C- und CP-Invarianz === | === Verletzung von C- und CP-Invarianz === | ||
C steht hier für Charge, engl. für [[Elektrische Ladung|Ladung]] und CP für Charge-Parity, d. h. Ladung und [[Parität (Physik)|Parität]]. | C steht hier für Charge, engl. für [[Elektrische Ladung|Ladung]] und CP für Charge-Parity, d. h. Ladung und [[Parität (Physik)|Parität]]. Dieses Kriterium ist bereits im [[Standardmodell]] der Elementarteilchenphysik erfüllt (explizite CP-Verletzung in der [[CKM-Matrix]], C-Verletzung dadurch, dass in der schwachen Wechselwirkung nur linkshändige Fermionen und rechtshändige Anti-Fermionen über geladene [[W-Boson]]en wechselwirken). Experimentell wurde die [[CP-Verletzung]] beim Zerfall des neutralen [[Kaon]]s <math>K^0</math> experimentell gefunden. Allerdings ist die beobachtete CP-Verletzung viel zu klein, um die heutige Baryonenasymmetrie zu erklären. Da allgemein von der Gültigkeit der [[CPT-Theorem|CPT-Invarianz]] ausgegangen wird (T=Zeit), sollte die T-Invarianz ebenfalls verletzt sein – auch dies konnte beobachtet werden, ist aber keine notwendige Bedingung. | ||
Dieses Kriterium ist bereits im [[Standardmodell]] der Elementarteilchenphysik erfüllt, | |||
=== Thermodynamisches Nichtgleichgewicht === | === Thermodynamisches Nichtgleichgewicht === | ||
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. | 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. | ||
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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 unterschiedlichen Theorien zur Entstehung der Baryonenasymmetrie unterscheiden sich darin, wie die folgenden Bedingungen im Einzelnen erfüllt werden.
Dieses Kriterium kann im Standardmodell möglicherweise durch die Sphaleron-Prozesse erfüllt werden. 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.
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 (explizite CP-Verletzung in der CKM-Matrix, C-Verletzung dadurch, dass in der schwachen Wechselwirkung nur linkshändige Fermionen und rechtshändige Anti-Fermionen über geladene W-Bosonen wechselwirken). Experimentell wurde die CP-Verletzung beim Zerfall des neutralen Kaons $ K^{0} $ 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.
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.