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物理宇宙論では、レプトジェネシスは、宇宙のごく初期にレプトンと反レプトンの間に非対称性を生み出し、現在ではレプトンが反レプトンよりも優勢になっているという仮説上の物理過程の総称です。現在受け入れられている標準模型では、TeVスケール以下の温度ではレプトン数はほぼ保存されますが、トンネル効果によってこの数は変化する可能性があります。より高い温度では、粒子のような実体であるスファレロンとの相互作用によって変化する可能性があります。[ 1 ]どちらの場合も、関与する過程は弱い核力に関連しており、カイラル異常の一例です。
このような過程は、初期宇宙においてレプトンを生成した可能性がある。これらの過程ではバリオン数も保存されないため、バリオンはレプトンとともに生成されたはずである。このようなバリオン数の非保存は、初期宇宙で実際に起こったと想定されており、バリオン生成として知られている。しかし、いくつかの理論モデルでは、レプト生成もバリオン生成より前に起こったと示唆されており、そのため、レプト生成という用語は、対応するバリオンの非保存を伴わないレプトンの非保存を意味するためによく使用される。標準模型では、レプトン数とバリオン数の差は正確に保存されるため、バリオン生成を伴わないレプト生成は不可能である。したがって、このようなレプト生成は標準模型の拡張を意味する。[ 1 ]
レプトンとバリオンの非対称性は、よりよく理解されている後のビッグバン核合成に影響を与え、その過程で軽い原子核が形成され始めました。軽い元素の合成が成功するには、宇宙が数分しか経っていないときに、バリオンと反バリオンの数に10億分の1の不均衡が存在する必要があります。[ 2 ]レプトンと反レプトンの数の非対称性は、ビッグバン核合成に必須ではありません。しかし、電荷保存則は、荷電レプトンと反レプトン（電子、ミューオン、タウ粒子）の非対称性は、バリオンの非対称性と同程度の大きさであるべきであることを示唆しています。[ 3 ]原始ヘリウム4の存在量の観測は、ニュートリノセクターに存在するレプトン非対称性の上限を定めていますが、これはそれほど厳密ではありません。[ 2 ]
レプトジェネシス理論は、量子場理論や統計物理学などの物理学のサブ分野を用いて、そのような可能性のあるメカニズムを記述します。バリオン生成、バリオン反バリオン非対称性の生成、およびレプトジェネシスは、バリオン数とレプトン数を相互に変換するプロセスによって関連付けられます。（非摂動的な）量子アドラー・ベル・ジャキウ異常は、スファレロンを生じさせ、スファレロンはレプトンをバリオンに変換し、またその逆も行うことができます。[ 4 ]したがって、標準模型は原理的にバリオンとレプトンを生成するメカニズムを提供することができます。
サハロフのプログラムを実現できる標準模型の単純な修正案として、福田正明と柳田哲也が提案したものが挙げられる。[ 5 ]標準模型に右巻きニュートリノを追加することで、シーソー機構の実装が可能になり、ニュートリノに質量が与えられる。同時に、拡張された模型は右巻きニュートリノの崩壊からレプトンを自発的に生成することができる。最後に、スファレロンは自発的に生成されたレプトン非対称性を観測されたバリオン非対称性に変換することができる。このプロセス全体は広く知られているため、単にレプトジェネシスと呼ばれることもある。[ 6 ]