宇宙诞生之初到现在有什么变化(这个宇宙诞生的6种时期)

宇宙的相

宇宙诞生之初到现在有什么变化(这个宇宙诞生的6种时期)(1)

WMAP卫星的最重要贡献,大概是它使科学家相信他们正朝着宇宙的“标 准模式”前进。尽管还存在巨大的差距,天体物理学家开始看到从这些数据得 出的标准模式的轮廓。根据现在拼凑在一起的图片,当宇宙冷却时宇宙的演变 经过了截然不同的相变。从一个相过渡到另一个相代表系统的破裂和自然力的 分解。今天我们知道宇宙演变经过以下阶段和里程碑: 间中。神秘的对称性将所有四种力混合,使方程保持相同,此对称性为“超对称 性”。由于不知道什么原因,这个统一所有四 种力的神秘的对称性破裂了,形成了一个小气泡,即我们的胚胎宇宙。这也许是 随机的量子波动的结果。这个气泡的尺寸为“普朗克长度”,10_33厘米。

1. 10(-43秒——GUT时期(普朗克时期)

宇宙诞生之初到现在有什么变化(这个宇宙诞生的6种时期)(2)

温度降到1027度(K),这时强力与其他两种力分离。(GUT对称性降到 SU(3) xSU(2) xU(l)。)膨胀期结朿,宇宙进入滑行式的标准弗里德曼扩充 期。宇宙由夸克、胶子和轻子热乳浆液组成。自由的夸克浓缩成今天的质子和 中子。我们的宇宙仍然很小,只有目前太阳系的大小。物质和反物质互相抵消, 物质微微超过反物质(十亿分之一),超过的量形成我们今天看到的周围物质。 (这个能量范围是我们希望在今后几年粒子加速器,大型强子对撞机能够复制 出的能量范闱。)

2. 3分钟——核子形成

宇宙诞生之初到现在有什么变化(这个宇宙诞生的6种时期)(3)

温度降到足够低,核子形成而不会由于强烈的高温而撕开。氢熔合成氦 (产生今天我们看到的75%的氢和25%的氦的比例)。微量元素锂形成,但是更 高元素的熔合停止,因为有5个粒子的核子太不稳定。宇宙是模糊一片,光线一 产生就被吸收。这标志着原始火球结束。

3. 380 000年——原子诞生

宇宙诞生之初到现在有什么变化(这个宇宙诞生的6种时期)(4)

温度降到3 000度(K)。电子固定在核的周围,不被高温撕开,原子形成。 这时光子可以自由传播而不被吸收。这就是C0BE和WMAP测量到的辐射。 曾经是模糊一片充满等离子体的宇宙现在变得透明。天空不再是白的,变成 黑的。

4. 10亿年——星星浓缩

宇宙诞生之初到现在有什么变化(这个宇宙诞生的6种时期)(5)

温度降到18度(K)。类星体、星系和银河星团开始浓缩,大部分是原始火 球微小量子波动的副产品。矮星开始“烹调”轻元素,如碳、氧和氮。爆炸的星

将铁以后的重元素喷向天空。这是哈勃空间望远镜能够探测到的最远的时期。

5. 65亿年——德•西特尔膨胀

宇宙诞生之初到现在有什么变化(这个宇宙诞生的6种时期)(6)

弗里德曼扩张逐渐结束,宇宙开始加速膨胀,进人叫做西特尔(Sitter)扩张 的加速阶段,它是被神秘的还不能理解的反重力驱动的。

6. 137亿年——今天

宇宙诞生之初到现在有什么变化(这个宇宙诞生的6种时期)(7)

现在。温度降到2.7度(K)。我们看到当前的由星系、星星和行星构成的 宇宙。宇宙在继续以一种散开的模式加速扩张。

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