Effects of a heavy scalar triplet in the primordial lepton asymmetry generation

Abstract

The aim of this thesis is to study the possible effects of the heavy scalar triplet on the primordial baryon asymmetry generated in the Early universe. Such asymmetry is thought to be first generated in the lepton sector and then partially translated into baryon asymmetry by the sphaleron processes. We computed the CP asymmetry generated by the decay of the heavy right-handed neutrinos first in the sole type-I seesaw theory. Then we have set up the Boltz- mann equations for the evolution of the comoving number density of both the right-handed neutrinos and the lepton asymmetry, numerically solved the equa- tions and found the baryon asymmetry arising from the computed CP asym- metry. The scalar triplet was introduced into the model and the relevant CP asymmetry in the type-II seesaw was calculated. Part of the thesis concerns the term in the expression for the CP asymmetry generated in the right-handed neutrino decays which we called "the tail part". It does not appear in any lit- erature sources except one. Its significance was examined and we came to the conclusion that the effect of the tail part should not be neglected as it may be comparable to the effect of the scalar triplet in a certain regime. 1

Cíl této práce je studium možného vlivu těžkého skalárního tripletu při vzniku primordiální baryonové asymetrie v době raného vesmíru. Předpokládá se, že tato asymetrie nejprve vznikla v leptonovém sektoru a poté byla pomocí sfalerového procesu částečně přenesena do baryonové asymetrie. Nejprve jsme vypočítali CP asymetrii generovanou rozpady těžkých pravých neutrin v seesaw modelu typu I. Poté jsme sestavili Boltzmannovy rovnice pro vývoj číselné hus- toty pravých neutrin a leptonové asymetrie, numericky je vyřešili a nalezli jsme baryonovou asymetrii vyplývající ze spočtené CP asymetrie. Následně byl do modelu zahrnut těžký skalární triplet a byla spočtena příslušná CP asymetrie v seesaw modelu typu II. Část práce se zabývá členy z výrazů pro CP asymetrii vytvořenou rozpady pravých neutrin které jsme nazvali "dodatečnými členy". Tyto členy se neobjevují v téměř žádné literatuře s výjimkou jedné. Zkoumali jsme jejich význam a došli k závěru, že jejich efekt by neměl být zanedbáván, nebot' by v jistém režimu mohl být porovnatelný s efekty skalárního tripletu. 1