¿Se ha observado la no conservación del número bariónico?

Respuesta corta: no se ha visto nada.

Respuesta larga: las preguntas como esta sobre los límites experimentales en la física de partículas generalmente se pueden responder consultando las cosas en la Revisión anual de física de partículas del Grupo de datos de partículas . Hay una versión resumida en línea y una versión impresa extensa (¡pero gratuita!). EDITAR: Aquí (pdf) está la sección completa sobre las leyes de conservación. (Y si está dispuesto a descargar un pdf de 44 MB, puede obtener la revisión completa de 2012 aquí ). Consulte la página 23 del pdf vinculado para la sección correspondiente, aunque si confía en el modelo estándar, los límites en la violación del número de leptones también pueden ser convertido en un límite indirecto en la violación del número bariónico porque$B-L$es un número cuántico conservado en el modelo estándar. Normalmente la gente busca$B$violación en modelos más allá del modelo estándar porque se suprime exponencialmente en el modelo estándar a temperaturas por debajo de la transición de fase electrodébil (por encima de la transición de fase, en tiempos muy tempranos en el universo,$\Delta B=\Delta L$los procesos están en equilibrio térmico; pero ahora hay una barrera de energía infranqueable para$B$reacciones violatorias, que solo pueden ocurrir mediante túneles cuánticos a una velocidad extremadamente pequeña (es decir, inobservable).

La revisión completa enumera alrededor de una docena de búsquedas extrañas de violación de bariones, todas las cuales son límites , es decir, restricciones máximas en las tasas. No$B$Se han observado procesos violatorios en la naturaleza. (Obviamente, la bariogénesis ocurrió de alguna manera en el universo primitivo, pero no tenemos evidencia directa de cómo. Por cierto, la violación de CP en el modelo estándar es, en principio, capaz de crear bariogénesis por encima de la transición de fase electrodébil, pero resulta ser numéricamente demasiado pequeño para obtener la respuesta correcta. Es por eso que la gente busca fuentes de violación de CP más allá de SM).

Los límites de PDG en$B$la violación de las tasas de descomposición parece$\Gamma(Z\to p e)/\Gamma_{tot} < 1.8\times10^{-6}$al 95% de confianza. Eso significa que el$Z$bosón sufre este particular$B$violando la descomposición menos de una en un millón de veces. Los exponentes de todos los procesos enumerados están en el mismo rango,$-5$a$-8$, así que cualquiera$B$los procesos de violación son bastante raros y están por debajo de los umbrales de detección actuales.

El más famoso$B$El proceso de violación es la desintegración de protones, que está estrictamente restringida. El tiempo de vida del protón es$>2.1\times 10^{29}$años. Las restricciones en los canales de decaimiento individuales son aún más estrictas, por ejemplo$\tau(p\to e^+ \pi)>8200\times 10^{30}$años. Las restricciones sobre las desintegraciones de neutrones unidos son similares.$n\leftrightarrow\bar{n}$la oscilación está restringida a$\gtrsim 10^8$segundos, un límite sorprendentemente débil. Pero, de nuevo, los neutrones son así de divertidos. :)

EDITAR: Impulsado por el buen comentario de Lumo arriba para aclarar la relación entre$B$y$CP$violación. Son cosas lógicamente independientes: una puede existir sin la otra. La razón por la que a menudo se mencionan al mismo tiempo es que ambos son parte de las condiciones de Sajarov que se necesitan para producir dinámicamente una asimetría bariónica-antibariónica en el universo primitivo:

1. $B$violación,
2. $C$y$CP$violación,
3. salida del equilibrio térmico.

La prueba de que estas son condiciones necesarias para la bariogénesis es bastante trivial (consulte la página wiki), por lo que no entraré en eso. Pero tampoco son condiciones suficientes : debe realizar cálculos detallados para resolver la asimetría en un modelo de física de partículas dado. Resulta que el modelo estándar se queda corto en ocho órdenes de magnitud en su asimetría predicha a pesar de cumplir todas las condiciones 1-3 en la transición de fase electrodébil. Esta es la razón por la que la gente ataca el problema con la esperanza de encontrar más allá de la física del modelo estándar. (Algunos aún esperan que el modelo estándar pueda funcionar si los estados exóticos de materia de quarks se involucran de alguna manera en la transición de fase QCD. No sé lo suficiente sobre la transición de fase QCD para decirle qué tan razonable es esto, pero las propuestas de materia de quarks han tenido una historia accidentada.