Tengo dudas sobre el Big-Bang. alguien me puede ayudar??

[Luzybelle]

Hola queria hacer, al que lo sepa, unas cuantas preguntas sobre el origen de la materia y es que me resqueman porque no las sé:

1.- ¿Los fotones se originaron igual que se originaron los electrones, por ejemplo, tras amplificaciones de fluctuaciones cuanticas del vacío, o se originaron por las aniquilaciones barión-antibarión, y leptón-antileptón dando el fondo cósmico de microondas (FCM)?.

2.- ¿Los neutrinos como se originaron?, tengo entendido que también hubo exceso de ellos y originaron un fondo cósmico de neutrinos que ahora son indetectables por su baja energía tras el enfriamiento. ¿Eso implicaría que también se originaron en la aniquilaciones y no por las amplificaciones de las fluctuaciones cuanticas?.

3.- El proceso de bariogénesis, el cual es aún desconocido porque no pueden explicar la primera ley de Sajarov, la de la violación de número bariónico, está explicado en parte por la segunda y tercera ley, es decir, la violación de CP y el cambio termodinámico de fase (enfriamiento por decirlo más claro). Sin embargo no tengo ni idea de como fue la leptogénesis; ¿Qué asimetría proporcionó un exceso de leptones?, ¿o es que la misma asimetría CP fue la original, de modo que la bariogénesis y la leptogénesis estuviesen de algún modo conectadas, y todo se explicaría con las tres leyes de Sajarov?.

Saludos

[Jomlop]

Hola y bienvenida Luzibelle veras en el foro de física "dura" (mas abajo donde nadie mira jejeje) hay información sobre este tema además alli podrás disfrutar de la compañía de locos a los que le interesa tambien estas cosas incluido el moderadorque soy yo mismo.

Si no lo encuentras o no te queda claro a preguntar se ha dicho

Saludos

[Luzybelle]

Hola y bienvenida Luzibelle veras en el foro de física "dura" (mas abajo donde nadie mira jejeje) hay información sobre este tema además alli podrás disfrutar de la compañía de locos a los que le interesa tambien estas cosas incluido el moderadorque soy yo mismo.

Si no lo encuentras o no te queda claro a preguntar se ha dicho

Saludos

Gracias por tu información Jomlop; pero como soy novata por estos lares, te agradacería guiaras mis pasos hacia el sitio donde se encuenta ubicado lo que comentas, un simple vinculo que me lleve al sitio.

[alshain]

Hola. Jomlop se refiere al foro de Cosmología y Universo donde cabe mejor esa pregunta. La verdad es que no son preguntas fáciles y no creo poderlas contestar, pero intentaré comentarte en breve lo que sé sobre ello. Un saludo.

[alshain]

1.- ¿Los fotones se originaron igual que se originaron los electrones, por ejemplo, tras amplificaciones de fluctuaciones cuanticas del vacío, o se originaron por las aniquilaciones barión-antibarión, y leptón-antileptón dando el fondo cósmico de microondas (FCM)?.

Para asegurar que estamos hablando de lo mismo voy a empezar comentando cuál es el marco de la evolución del universo que estamos tratando, según lo entiendo yo. Va a ser una simplificación, pero espero acertar con lo esencial.

Un instante tras el big-bang el universo entra en una fase de expansión acelerada denominada inflación, dominada por un campo escalar de densidad energética constante denominado inflatón. El inflatón acumula energía total (energía potencial) en el volumen creciente durante la inflación. Cuando la inflación acaba el inflatón empieza a oscilar (transforma su energía potencial a energía cinética) y con estas oscilaciones transfiere energía a otros campos. Estos campos son fermiónicos, pero también bosónicos.

Este periodo de la evolución del universo tras la inflación se denomina recalentamiento y eleva la temperatura del universo hasta una probablemente algo por debajo de la escala de teorías unificadas (GUT). Tan pronto la temperatura lo permite (quizás ya al comenzar el recalentamiento) las excitaciones de los campos dan lugar a partículas y antipartículas. Hasta aquí la creación de materia, simétrica. [Fíjate que todo esto no tiene nada que ver con flutuaciones cuánticas. La creación de materia podría funcionar sin ellas, lo que éstas hacen es dar lugar a inhomogeneidades sobre las que colapsará más tarde la materia].

Las interacciones están en algún grado de unificación tras el recalentamiento (GUT o electrodébil) y han de pasar por una o varias transiciones de fase para alcanzar el estado actual. Esto ocurre o bien inmediatamente, o bien más tarde del recalentamiento. Durante estas transiciones se dan reacciones (colisiones) entre partículas y decaimiento de partículas energéticas en otras menos energéticas. La verdad es que estas reacciones se dan constantemente en el universo primitivo, pero durante una transición de fase el espectro de partículas es distinto a la entrada que a la salida de ella. Probablemente durante una de estas transiciones de fase se dan las condiciones de Sakharov que propician que esos decaimientos o colisiones den lugar a una asimetría entre la materia y la antimateria.

Tras esto, vamos con la primera pregunta. Yo diría que los fotones del fondo se originaron en su práctica totalidad en la aniquilación de materia y antimateria durante la bariogenesis. La aniquilación de electrones y positrones también debió contribuir a ello. Sin embargo, es de esperar que una parte de los fotones se formara ya antes.

¿Los neutrinos como se originaron?, tengo entendido que también hubo exceso de ellos y originaron un fondo cósmico de neutrinos que ahora son indetectables por su baja energía tras el enfriamiento. ¿Eso implicaría que también se originaron en la aniquilaciones y no por las amplificaciones de las fluctuaciones cuanticas?.

Al contrario que los fotones los neutrinos no son residuo de una aniquilación de materia y antimateria. Debieron formarse durante la creación de materia tras o durante el recalentamiento.

Más tarde, alrededor de un segundo tras el big-bang la temperatura baja lo suficiente para que ciertas reacciones de la interacción débil involucrando neutrinos dejen de darse y los neutrinos queden desacoplados del resto de partículas del universo. Desacoplados significa que ya no colisionarán con ellas y no podrán entrar en equilibrio térmico con ellas. Como antes de quedar desacoplados estuvieron en equilibrio térmico, queda un fondo de neutrinos en equilibrio térmico.

El fondo ha de contener también antineutrinos y la aniquilación o reacción entre neutrino - antineutrino del fondo debería ser un proceso improbable bajo ese umbral de temperatura.

El proceso de bariogénesis, el cual es aún desconocido porque no pueden explicar la primera ley de Sajarov, la de la violación de número bariónico, está explicado en parte por la segunda y tercera ley, es decir, la violación de CP y el cambio termodinámico de fase (enfriamiento por decirlo más claro). Sin embargo no tengo ni idea de como fue la leptogénesis; ¿Qué asimetría proporcionó un exceso de leptones?, ¿o es que la misma asimetría CP fue la original, de modo que la bariogénesis y la leptogénesis estuviesen de algún modo conectadas, y todo se explicaría con las tres leyes de Sajarov?.

Que la materia está formada por electrones y no por positrones te lleva a la conclusión probable de que hay una asimetría de leptones. Pero esto no está tan claro como en el caso de los bariones, ya que no tenemos evidencia experimental de qué número de neutrinos (leptones) y antineutrinos hay (en el fondo de neutrinos). El caso de los bariones es claramente distinto, ya que las observaciones nos indican una clara asimetría.

En cualquier caso, en el marco del modelo estandar hay una forma de violar la conservación del número leptónico. De hecho, una de las formas de violación del número bariónico (B), la bariogenesis electrodébil, es a través de la violación del número leptónico (L) en un proceso que se denomina sphaleron, el cual conserva la diferencia B - L.