前言
不只是科學家,還包括我們這些凡夫俗子,都想知道宇宙剛開始發生了什麼?又是在哪裡發生的?現在有了一個宇宙大爆炸的模型,揭示了我們宇宙的形成過程,當然,最有趣的是,這個過程的最初階段是什麼。
演變過程
(1)在宇宙大爆炸之後,宇宙是由各種基本粒子和反粒子組成的等離子體,在1027K的溫度下,它們處於熱力學平衡狀態,並自由地相互轉化。然後,宇宙開始膨脹,同時它的密度和溫度也開始下降。宇宙的進一步演化是分階段進行的,一方面伴隨著分化,另一方面伴隨著它結構的複雜化。在基本粒子相互作用的特徵上,宇宙演化的階段是不同的,最重要的變化不到三分鐘。
(2)「強子期」可以持續7-10秒。在這個階段,溫度降低到1013K。當所有四個基本相互作用出現時,終止了自由夸克的存在,它們合併成強子,其中最重要的是質子和中子。在宇宙存在的最初時刻,發生的「對稱破缺」是最重要的事件,粒子的數量略大於反粒子的數量,但直到現在,對這種不對稱的原因還不清楚。
(3)「輕子期」可以持續1秒。在這個期間,宇宙的溫度下降到1010K,其主要元素是輕粒子,它參與了質子和中子的相互轉化。在它的末期,這種物質對中微子來說,就變得透明了,它們停止了與該物質的相互作用。
(4)「輻射期」(光子期)可以持續100萬年。在此期間,宇宙的溫度從100億下降到3000K。在這一階段中,宇宙初級核合成過程是最重要的。在這一過程結束時,宇宙中的物質由75%的質子(氫核)、約25%的氦核、1%的氦核、鋰和其他輕元素組成的,在這之後,宇宙對光子變得透明,因為從物質中分離出來的輻射,就形成了遺蹟輻射。
(5)接下來,宇宙幾乎50萬年沒有發生質的變化,它的冷卻和膨脹過程是緩慢的。當它冷卻到3000K時,氫和氦的原子核能夠捕獲自由電子,並轉化為中性的氫和氦原子,結果形成了一個均勻的宇宙,它包括三種幾乎不相互作用的物質,即:重子物質(氫、氦及其同位素)、輕子(中微子和反中微子)和輻射(光子),此時沒有高溫和高壓。
結語
在未來,至於宇宙是如何演變的,一切都是一個謎。