请输入您要查询的字词:

 

单词 宇宙中的第一个原子核是什么时候合成的
释义 宇宙中的第一个原子核是什么时候合成的
今天人们能够研究的宇宙是从10-43秒开始的,这个时间称为普朗克时间。在此之前的物理状况目前尚缺乏有效的处理办法。我们所能描述的宇宙历史从普朗克时间开始。这时的宇宙尺度非常小,只有10-40米,小于任何一个基本粒子,温度则高达1亿亿亿亿开(1032开)。宇宙从这时开始膨胀,到10-35秒时,大小达到10-30米,温度降到10万亿亿亿开(1029开),进入了一种被称为“过冷态”的状态。从这一点开始到10-33秒时间,“过冷态”的宇宙发生了一次真空相变,发生了剧烈的暴胀。在此过程中宇宙尺度膨胀了约1030倍,膨胀速度远远超过光速!经历了暴胀的宇宙却可能还不到一个柚子大(约0.1~1米左右)。这个“柚子”里面充满了电子、中微子等各种粒子及其反粒子。不过由于温度极高,人们今天熟悉的质子、中子等粒子还没能出现,只有组成质子和中子的“积木”,即各种“夸克”和反夸克。

第一个原子核在宇宙的最初三分钟形成
随着宇宙继续膨胀,到万分之一秒(10-4秒)时,宇宙温度降低到1万亿开(1012开),密度降低到1015千克/米3。这时,夸克和其他粒子发生了“退耦”。什么叫退耦呢?原来,自然界有四种基本作用力,即引力、电磁力,和另外两种只有在原子尺度才会起作用的力——“强相互作用力”和“弱相互作用力”。微观粒子间发生的所有相互作用,都可以归入这四种力,传递这些力的媒介分别是“引力子”、“光子”、“胶子”、“中间玻色子”等粒子(称为媒介子),这个过程就好像穿着不同球衣的球队踢着不同颜色的足球。当温度很高时,微观粒子都像精力充沛的球员,不断交换着“球”(媒介子)。这时,“夸克队”的队员既有力气在本队队员之间传递“胶子”来进行强相互作用,也能把光子踢给电子来传递电磁相互作用。但当温度降低以后,“夸克队”就像体力不支的球员,再也没力气把光子传递给电子了,只能在自己球队内部传递“胶子”。于是它们只好退场,不再参与其他力的相互作用,这个过程就是退耦。
夸克退耦后,绝大部分夸克和反夸克互相反应而湮灭。极少数幸存下来的夸克在宇宙年龄到达百分之一秒、尺度膨胀到太阳系大小时,每三个一组地结合成了质子、中子等粒子。不过这时,质子和中子还可以通过“弱相互作用”互相转化为对方。直到1秒左右,宇宙温度降到百亿开时,“弱相互作用”退耦,不再参与质子和中子的互相转化,质子同中子的比例才基本固定下来。当时,这些粒子并不能马上合成氦原子核。因为这时宇宙的温度还太高,氦核不能稳定地存在。一直要到3分钟左右,宇宙的温度降到约10亿开时,中子才能和质子反应,形成稳定的氦原子核。第一个原子核的合成就是在这个时刻进行的。因此,科学家常把宇宙的“最初三分钟”看作宇宙化学元素演化的起点。(柴一晟)
【微博士】大统一理论
在宇宙的膨胀过程中,随着温度的降低,引力首先和其他三种力“退耦”,然后强相互作用退耦,最后弱相互作用和电磁相互作用退耦,宇宙才有了四种不同性质的力。退耦是对称性破缺的结果。如果倒推回去,在极早期、极高温的宇宙中,四种力应该是耦合、统一的。这种想法称为大统一理论,是今天物理学研究的热点。
【微问题】夸克怎么结合成重子?
【关键词】对称性破缺 相变 退耦
随便看

 

科学时代收录了15440条科普词条,基本涵盖了常见科普常识及英语词汇的翻译,是科学学习和研究的有利工具。

 

Copyright © 2000-2023 Sciera.cn All Rights Reserved
京ICP备2021023879号 更新时间:2024/12/22 11:34:38