Question

在宇宙大爆炸后的什么时间质子与中子开始形成原子核

Answer 1

大爆炸开始时：约150亿年前，极小体积，极高密度，极高温度，称为奇点。空间和时间诞生于某种超时空——部分宇宙学家称之为量子真空，其充满着与海森堡不确定性原理相符的量子能量扰动。[3]
大爆炸后10-43秒：约1032度，宇宙从量子涨落背景出现，这个阶段称为普朗克时期。在此之前，宇宙的密度可能超过每立方厘米1094克，超过质子密度1078倍，物理学上所有的力都是一种。在这个阶段，宇宙已经冷却到引力可以分离出来散码饥，开始独立存在，存在传递引力相互作用的引力子。宇宙中的其他力（强、弱相互作用和电磁相互作用）仍为一体。[3]
大爆炸后10-35秒：约1027度，暴涨期，引力已分离，夸克、玻色子、轻子形成。此阶段宇宙已经冷却到强相互作用可以分离出来，而弱相互作用及电磁相互作用仍然统一于所谓电弱相互作用。宇宙也发生了暴涨，暴涨仅持续了10-33秒，在此瞬间，宇宙经历了100次加倍（2100），得到的尺度是先前尺度的1030倍（暴涨的是宇宙本身，即空间与时间本身，并不违反光速藩篱）。暴涨前宇宙还在光子的相互联系范围内，可以平滑掉所有粗糙的点，暴涨停止时，今天所探测的东西已经在各自小区域稳定下来，而这被称为暴涨理论。[3][4]

大爆炸后10-12秒：约1015度，粒子期，质子和中子及其反粒子形成，玻色子、中微子、电子、夸克以及胶子稳定下来。宇宙变得足够冷，电弱相互作用分解为电磁相互作用和弱相互作用。轻子家族（电子、中微子以及相应的反粒子）需要等宇宙继续冷却10-4秒才能从与其他粒子的平衡相中分离出来。其中中微子一旦从物质中退耦，将自由穿越空间，原则上可以探测到这些原初中微子。[3]
大爆炸后0.01秒：约1000亿度，光子、电子、中微子为主，质子中子仅占10亿分之一，热平衡态，体系急剧膨胀，温度和密度不断下降。
大爆炸后0.1秒后：约300亿度，中子质子比从1.0下降到0.61。
大爆炸后1秒后：约100亿度，中微子向外逃逸，正负电子湮没反应出现，核力尚不足束缚中子和质子。
大爆炸后10秒后：约30亿度，核时期，氢、氦类稳定原子核（化学元素）形成。当宇宙冷却到109开尔文以下（约100秒后），粒子转变不可能发生了。核合成计算指出，重子密度仅占拓扑平宇宙所需物质的2%~5%，强烈暗示了其他物质能量的形式（非重子暗物质和暗能量）充满了宇宙[3]。
大爆炸后35分钟后：约3亿度，原初核合成过程停止，尚不能形成中性原子。
大爆炸后1011秒（104年），温度约为105开尔文，物质期。在宇宙早期历史中，光主宰着各能量形式。随着宇宙膨胀，电磁辐射的波长被拉长，相应光子能量也跟着减小。辐射能量密度与尺度（R）和体积（4πR3/3）的乘积成反比例减小，即安1/R4减小，而物质的能量密度只是简单地与体积成1/R3反比例减小。一万年后，物质密度追上辐射密度且超越它，从那时起，冲返宇宙和它的动力学开始为物质所主导。[3]
大爆炸后30万年后：约3000度，化学结合作用使中性原子形成，宇宙主要成分为气态物质，并逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块，直至恒星和恒星系统。[4]
量子真空在暴涨期达到全盛，之后便以暗能量的形式弥漫于全宇宙，且随着物质和辐射密度模州迅速减小，暗能量越来越明显。暗能量可能占据宇宙总能量密度的2/3[2]，从而推动了宇宙加速膨胀。