Excés après annihilation Matière-Antimatière

[invite82fffb5c]

Bonjour,

Je m'amuse avec des équations de coin de table sur le sujet de la Baryogénèse, et notamment l'excés de matière.

Pour cela,
Je considère une soupe primitive constitué de matiere et d'antimatiere.
Cette soupe ce compose N particule au total.

Pour créer ma soupe je procède ainsi:

Je tire à pile ou face N fois, pile=matière, face=antimatière.
Chaque couple matière-antimatière s'ahinnile...
Et je compte ce qui reste (qu'il soit de matière ou antimatière).
J'effectue cela sur tous les tirages possibles de soupe à N particule.
Je calcule le reste moyen de tous ces tirages.

Je trouve comme reste moyen de tous les univers à N particule initiale:
Reste = 0.79764 sqrt(N) + 0.006128
(l'ecart type est sensiblement égale à 0.7555*Reste)

J'aimerais cependant avoir mieux qu'un fit.


1) Question mathématiques, Quelqu'un connait-il la formule exacte (ou serait la recalculée) pour calculer le reste dans ce genre d'expérience aléatoire ? Avec l'ecarttype en bonus ce serait bien.

2) Question physique, on dit que l'excés de matière barionique est du à une asymétrie des lois physiques.

Mais l'approche naïve proposée montre déjà nécessairement un exés (de matière ou d'anti-matière) en moyenne.
Du coup ma question est: doit-on vraiment s'étonner de constater un exés de l'un par rapport à l'autre ?

3) Savez-vous combien d'annihilation il y a eu lors de la baryogénése pour chaque particule finale ?
(On lit parfois qu'il y a 10^80 particule dans l'univers observable.
Si je garde ce chiffre et que je l'injecte dans mon équation j'obtiens un univers observable initial de N=1.5*10^162 particules...)
(Donc si il y a eu de l'ordre 10^82 annihilations/particules alors il n'est pas statisquement possible de dire qu'il y a une différence physique entre matière et antimatière.)

4) Comment les scientifiques font-ils pour dire qu'il y a une asymétrie dans les loies physique, compte tenue du reste et de l'écartype assez fort qu'on obtient avec l'approche naïve de la soupe primitive ?

Merci de réagir à ses reflexions de haut vol.
Cordialement,

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Du reste, j'effectue mes calculs ainsi :
(ex avec N=1)
RestePossible = [1 1]
NbDUnivers = [1 1]
2 univers possible avec soit 1 particule de matière ou 1 particule anti-matière.

(ex avec N=2)
RestePossible = [2 0 2]
NbDUnivers = [1 2 1]
1 univers pile-pile = 2 matière
1 univers face-face = 2 anti-matiere
2 univers vide

(ex avec N=3)
RestePossible = [3 1 1 3] abs([-N:2:N])
NbDUnivers = [1 3 3 1] [coeff de pascal]
(ex avec N=4)
RestePossible = [4 2 0 2 4] abs([-N:2:N])
NbDUnivers = [1 4 6 4 1] [coeff de pascal]
(ex avec N=5)
RestePossible = [5 3 1 1 3 5] abs([-N:2:N])
NbDUnivers = [1 5 10 10 5 1] (coeff de pascal)
ect...
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[phys4]

Mais l'approche naïve proposée montre déjà nécessairement un exés (de matière ou d'anti-matière) en moyenne.
Du coup ma question est: doit-on vraiment s'étonner de constater un exés de l'un par rapport à l'autre ?

Bonjour,
Votre approche suppose une création aléatoire de particules et d'antiparticules indépendantes l'une de l'autre !
Ce n'est pas ainsi que fonctionne la physique : si l'on prend une création initiale d'une énorme quantité d'énergie, alors la création de paires fournira exactement autant de particules que d'anti particules.

Pour que l'ensemble ne finisse pas par disparaitre, il faut une absence de symétrie lors de la création de paire, ou alors la dispersion statistique ferait apparaitre des galaxies et des anti galaxies.
Mais nous n'avons jamais constaté d'interaction entre galaxies qui montrerait une telle différence. La présence d'un gaz intergalactique imposerait une barrière détectable entre l'univers et l'anti-univers.

[invite82fffb5c]

Bonjour phys4,

Merci,
Oui je suis d'accords, le calcul ne correspond pas à grand chose.
Et je note bien que c'est l'énergie qui est initiale, d'ailleurs comme tu le note, c'est l'erreur de la méthode de tirage de la soupe primitive.

Ensuite tous cette energie dispo peut créer des paires qui s'annihileront par la suite.

L'asymétrie intervient telle lors de la création ? (barre d'erreur des accélarateurs)
Ou de la recombinaison ?
Ou les 2.

[invite82fffb5c]

ou alors la dispersion statistique ferait apparaitre des galaxies et des anti galaxies.

J'ai toujours un probleme avec cette vision des choses.
Si les granule de matière Vs anti-matière sont superieurs à l'univers observable qui pourrait dire ?
Pourquoi cela devrait-il etre de l'ordre de galaxie ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite82fffb5c]

Le principe anthropique suffit ?
(univers isotrope à local)

[invite82fffb5c]

L'inflation qui nous sauve ici.
Et donc il faut pas etre surpris car la soupe primitive revient en piste.
10^82 recombinaison/particule final.

[phys4]

Si les granule de matière Vs anti-matière sont superieurs à l'univers observable qui pourrait dire ?
Pourquoi cela devrait-il etre de l'ordre de galaxie ?

Cette idée voudrait dire que notre univers visibles est une partie tellement petite de l'univers total, que nous nous trouvons dans une zone sans anti-matière mais qu'a plus grande distance de la zone visible, il pourrait y avoir de l'anti-matière ?
Je n'ai pas la réponse, mais quelqu'un pourra sans doute creuser !

[invite82fffb5c]

Cette idée voudrait dire que notre univers visibles est une partie tellement petite de l'univers total, que nous nous trouvons dans une zone sans anti-matière mais qu'a plus grande distance de la zone visible, il pourrait y avoir de l'anti-matière ?

Oui c'est tout à fait le cadre/perspective dans lequel je me trouve.

[invite82fffb5c]

Je vais être bête mais un peu comme si l'inflation était assez forte pour séparé les choses de manière définitive (causale).
Et qu'on aurait des bulles d'un diametre qui serait relié à la force de l'inflation par rapport à celle de la recombinaison.

[invite6486d7bd]

Votre approche suppose une création aléatoire de particules et d'antiparticules indépendantes l'une de l'autre !
Ce n'est pas ainsi que fonctionne la physique : si l'on prend une création initiale d'une énorme quantité d'énergie, alors la création de paires fournira exactement autant de particules que d'anti particules.

D'accord, mais n'y a-t-il pas deux voies pour la création/disparition de la matière ?
Première voie : Des photons -> particule et antiparticule
Deuxième voie : Des photons -> particule ou antiparticule.

Sinon, cela voudrait dire que les particules (ou antiparticules) seraient éternelles (pas de désintégration spontanée) à moins de rentrer en contact avec son antiparticule (ce qui n'est pas en accord avec l'observation il me semble).

Si une particule peut in finé se transformer en photons, la deuxième voie, qui est dans le sens contraire de cette désintégration parait logique (s'il y a réversibilité).

S'il y a deux voies, alors, à mon avis, le raisonnement statistique de Youri parait plausible.

[coussin]

La deuxième voie n'est pas possible.

[phys4]

D'accord, mais n'y a-t-il pas deux voies pour la création/disparition de la matière ?
Première voie : Des photons -> particule et antiparticule
Deuxième voie : Des photons -> particule ou antiparticule.

La symétrie dans la création/disparation provient de la conservation des nombres leptoniques et hadroniques.
La création doit faire apparaitre deux quantités opposées, de même pour l'annihilation.

Toutes les réactions radioactives conservent les totaux.
C'est pourquoi les protons et les électrons ne disparaissent jamais, ne deviennent jamais des photons, et que nous sommes encore là.