宇宙的相
WMAP衛星的最重要貢獻,大概是它使科學家相信他們正朝着宇宙的“标 準模式”前進。盡管還存在巨大的差距,天體物理學家開始看到從這些數據得 出的标準模式的輪廓。根據現在拼湊在一起的圖片,當宇宙冷卻時宇宙的演變 經過了截然不同的相變。從一個相過渡到另一個相代表系統的破裂和自然力的 分解。今天我們知道宇宙演變經過以下階段和裡程碑: 間中。神秘的對稱性将所有四種力混合,使方程保持相同,此對稱性為“超對稱 性”。由于不知道什麼原因,這個統一所有四 種力的神秘的對稱性破裂了,形成了一個小氣泡,即我們的胚胎宇宙。這也許是 随機的量子波動的結果。這個氣泡的尺寸為“普朗克長度”,10_33厘米。
1. 10(-43秒——GUT時期(普朗克時期)
溫度降到1027度(K),這時強力與其他兩種力分離。(GUT對稱性降到 SU(3) xSU(2) xU(l)。)膨脹期結朿,宇宙進入滑行式的标準弗裡德曼擴充 期。宇宙由誇克、膠子和輕子熱乳漿液組成。自由的誇克濃縮成今天的質子和 中子。我們的宇宙仍然很小,隻有目前太陽系的大小。物質和反物質互相抵消, 物質微微超過反物質(十億分之一),超過的量形成我們今天看到的周圍物質。 (這個能量範圍是我們希望在今後幾年粒子加速器,大型強子對撞機能夠複制 出的能量範闱。)
2. 3分鐘——核子形成
溫度降到足夠低,核子形成而不會由于強烈的高溫而撕開。氫熔合成氦 (産生今天我們看到的75%的氫和25%的氦的比例)。微量元素锂形成,但是更 高元素的熔合停止,因為有5個粒子的核子太不穩定。宇宙是模糊一片,光線一 産生就被吸收。這标志着原始火球結束。
3. 380 000年——原子誕生
溫度降到3 000度(K)。電子固定在核的周圍,不被高溫撕開,原子形成。 這時光子可以自由傳播而不被吸收。這就是C0BE和WMAP測量到的輻射。 曾經是模糊一片充滿等離子體的宇宙現在變得透明。天空不再是白的,變成 黑的。
4. 10億年——星星濃縮
溫度降到18度(K)。類星體、星系和銀河星團開始濃縮,大部分是原始火 球微小量子波動的副産品。矮星開始“烹調”輕元素,如碳、氧和氮。爆炸的星
将鐵以後的重元素噴向天空。這是哈勃空間望遠鏡能夠探測到的最遠的時期。
5. 65億年——德•西特爾膨脹
弗裡德曼擴張逐漸結束,宇宙開始加速膨脹,進人叫做西特爾(Sitter)擴張 的加速階段,它是被神秘的還不能理解的反重力驅動的。
6. 137億年——今天
現在。溫度降到2.7度(K)。我們看到當前的由星系、星星和行星構成的 宇宙。宇宙在繼續以一種散開的模式加速擴張。
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