CP violation and the matter–antimatter asymmetry of the Universe

Thomas Hambye

doi:10.1016/j.crhy.2011.09.007

CP violation and the matter–antimatter asymmetry of the Universe
[Violation de CP et asymétrie matière–antimatière de lʼUnivers]

Thomas Hambye ¹

¹ Service de physique théorique, université libre de Bruxelles, boulevard du Triomphe, CP225, B-1050 Bruxelles, Belgium

Comptes Rendus. Physique, Volume 13 (2012) no. 2, pp. 193-203.

Résumé
Abstract

Dans notre vie de tous les jours nous nʼappréhendons que de la matière et rien ne nous indique à première vue quʼil puisse exister de lʼantimatière. Bienheureux sommes nous ! La présence dʼune quelconque quantité macroscopique dʼantimatière autour de nous, par lʼénergie quʼelle dégagerait en sʼannihilant avec la matière, nous empêcherait dʼêtre là pour en parler ! Cet état de chose est cependant une surprise pour le physicien : lʼantimatière qui est aujourdʼhui bien connue — étant observée et utilisée tous les jours dans les rayons cosmiques, les processus radioactifs, les accélérateurs de particules et les hôpitaux — a des propriétés très similaires à celles de la matière. De plus le fait que la matière domine apparaît être une caractéristique générale de notre univers : aucune trace dʼune grande quantité dʼantimatière nʼa été observée à quelque distance que ce soit. Pourquoi la matière aurait-elle donc pris le pas sur lʼantimatière ? Dans ce Fascicule nous expliquons brièvement comment à partir dʼun nombre restreint dʼéléments de base lʼon peut trouver des réponses à cette question, en commençant par un ingrédient crucial : il a été observé en laboratoire que la conservation de la symétrie CP nʼest pas une loi de la nature.

In our everyday environment one observes only matter. Thatʼs quite a fortunate situation! Any sizeable presence of antimatter on Earth, from the enormous energy it would release through annihilation with matter, would prevent us talking about it! For the physicist this fact, at first sight obvious, is nevertheless a kind of surprise: antimatter, which is observed in cosmic rays, in radioactive decays of nuclei, which has been copiously produced and extensively studied in accelerators and which is nowadays currently used in hospitals, turns out to have pretty much the same properties as matter. Moreover, the fact that matter dominates appears to be a general property of our Universe: no evidence of large quantities of antimatter has been observed at any distance from us. Why would matter have taken the advantage on antimatter? In this short review we explain how, through a limited number of basic elements, one can find answers to this question. Matter and antimatter have, in fact, not exactly the same properties: from laboratory experiments CP conservation is known not to be a fundamental law of nature.

Publié le : 2012-01-04

DOI : 10.1016/j.crhy.2011.09.007

Keywords: Flavor physics, CP violation, Baryogenesis, Leptogenesis
Mot clés : Physique de la saveur, Violation de CP, Baryogenèse, Leptogenèse

Affiliations des auteurs :

Thomas Hambye ¹

¹ Service de physique théorique, université libre de Bruxelles, boulevard du Triomphe, CP225, B-1050 Bruxelles, Belgium

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Thomas Hambye. CP violation and the matter–antimatter asymmetry of the Universe. Comptes Rendus. Physique, Volume 13 (2012) no. 2, pp. 193-203. doi : 10.1016/j.crhy.2011.09.007. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2011.09.007/

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