《一路走來的宇宙 05》

此時的宇宙就像是一鍋翻滾的粒子湯。標準模型裏的基本粒子和反粒子都在以光速或接近光速的速度運動和碰撞。宇宙繼續膨脹，繼續冷卻。到了宇宙創生之後的十萬分之一秒時，宇宙的溫度降至一萬億度，相當於一億五千萬電子伏特。這時，強相互作用的耦合力增強，誇克和反誇克被永久束縛在重子和介子裏。在宇宙溫度連續下降的過程中，有幾種粒子行動在同時進行。誇克通過弱相互作用衰變。由於粒子能量（質量）的差異，總的趨勢是由重的誇克轉變到輕的誇克。最後，宇宙中誇克都集中在第一代的上誇克和下誇克。重子也集中在質子和中子。介子也在通過弱相互作用衰變成電子和中微子等輕子。另外的粒子轉變就是核子和反核子的湮滅。

一個質子和一個反質子碰撞湮滅的同時，產生一對光子。相反的，兩個光子碰撞可以產生一對質子和反質子。因為質子具有靜止質量，這就要求光子有足夠的能量才能產生質子和反質子。到宇宙溫度降到一定閾值，光子的能量不足，質子和反質子的產生受到抑製。而質子和反質子的湮滅過程成為主導。楊振寧，李政道，和吳健雄闡述並且證實弱相互作用的宇稱不守恒。接著，克羅寧和菲奇又發現弱相互作用下電荷-宇稱不守恒（CP破壞）。這就暗示宇宙中物質和反物質不對等。宇宙的早期存在微弱CP破壞。質子的數量比反質子僅多出一億分之一。核子湮滅之後剩下極少量的正粒子，質子和中子，最後組成我們周圍的物質。湮滅同時又產生出大量的光子。這就確實了光子與物質粒子數量比例在大約一億比一的當量上。

宇宙起初有同數量的質子和中子。但是質子和中子通過貝塔衰變和逆貝塔衰變互相轉化。因為質子的靜止質量（能量）略小於中子，在熱平衡中相對穩定。質子最終總數大過中子約六倍。到了宇宙創生後一秒時，宇宙溫度降到一百億度。核子相對穩定下來。中微子不再和核子發生反應，可以在宇宙中自由飛行。這時的宇宙有十光年之大。

接下來的十秒鍾時間裏，電子和反電子成對湮滅消逝。這個過程類似於核子的湮滅。隻是因為電子的靜止質量比核子小很多。電子湮滅在更低的宇宙溫度環境裏完成。此時宇宙中占絕大多數的是光子和中微子，然後是電子，質子和中子的普通物質粒子，還會有極少量的其它粒子。

--寫於2022年8月16日（圖片來自網絡）