ビッグバン後の物質と反物質の偏り：バリオン数生成とは？

「現実の宇宙には物質だけが存在し、反物質はほぼまったく存在しない」という事実をどう説明するのでしょうか？この状況に関する有力な説の一つが、ビッグバン直後に粒子と反粒子が完全に同数ではなく、わずかに物質が多く生み出されたという理論です。今回は、この「偏り」が生じたイベント「バリオン数生成」について解説します。

1. 物質と反物質の不均衡

ビッグバン直後、物質と反物質は理論的には同数で生成されると考えられています。しかし、何らかの理由で物質の方がわずかに多く生成されたため、対消滅後に残るのは主に物質で、現在の宇宙が形成されました。この現象は「バリオン数生成」と呼ばれ、宇宙の初期の状態における非常に重要な過程とされています。

2. バリオン数生成の理論

バリオン数生成とは、粒子と反粒子が完全に対等に生成されたにも関わらず、最終的に物質が反物質よりもわずかに多く残る現象を指します。この偏りが、後の物質宇宙を形作る基盤となり、現在の宇宙の構造に大きな影響を与えました。

3. 対生成と対消滅の過程

ビッグバン直後、非常に高温・高密度の環境では、粒子と反粒子が次々と生成され、また消滅を繰り返しました。この過程で、粒子と反粒子が出会うと対消滅が起こり、エネルギーに変換されます。しかし、物質が反物質よりわずかに多かったため、対消滅後に残るのはごく少量の物質で、これが現在の宇宙を構成しています。

4. バリオン数生成の重要性

このバリオン数生成の過程は、宇宙の進化を理解する上で欠かせない要素です。もし物質と反物質が完全に同数であった場合、対消滅によって何も残らなかったはずです。現在私たちが観測する宇宙が存在する理由は、この過程によって物質が優位に残ったおかげです。

まとめ

物質と反物質の偏りを生じさせた「バリオン数生成」は、ビッグバン後の宇宙で物質が反物質よりわずかに多く生成され、最終的に現在の宇宙の構造が形成される基盤となった理論です。この現象がなければ、私たちが存在する宇宙は成り立たなかったかもしれません。