[00:00.00]本字幕由TME AI技术生成
[00:00.15]睡么啦
[00:02.01]宇宙年龄
[00:02.89]大约十微秒时
[00:04.47]温度下降到约两万亿摄氏度
[00:07.17]一个关键的相变发生了
[00:09.47]夸克和交子不再自由漂浮
[00:12.03]而是被永久囚禁在强子内部
[00:14.97]这个过程称为夸克禁闭
[00:17.23]标志着夸克时代的结束和强子时代的开始
[00:21.57]从此
[00:22.37]宇宙中充满了由夸克构成的质子和中子等强子
[00:26.77]以及亲子和光子
[00:28.95]在夸克禁闭之前
[00:30.77]宇宙处于夸克交子等离子体状态
[00:34.69]夸克和交子虽然之间通过强相互作用耦合
[00:38.81]但在极高温度下
[00:40.45]它们可以自由运动
[00:42.43]随着宇宙膨胀冷却
[00:44.51]能量密度降低
[00:46.01]强相互作用的耦合强度增大
[00:49.09]当温度降到临界值约两万亿摄氏度时
[00:52.77]强相互作用变得足够强
[00:55.11]当夸克克交子束缚在无色的强子中
[00:58.83]单个夸克无法存在
[01:00.41]因为试图分离夸克需要无限的能量
[01:04.20]最终会使新的夸克对从真空中产生
[01:07.80]形成强子
[01:09.40]夸克禁闭是一个一级相变或平滑过渡
[01:12.82]取决于具体的参数
[01:15.00]但标准模型中对于真实世界的夸克质量禁闭是一个快速的平滑过渡
[01:21.96]宇宙在这一时期可能形成一些亚稳结构
[01:25.54]如交子球和奇异夸克物质
[01:28.26]但它们的风度不高
[01:30.30]强子化后
[01:31.36]宇宙中最丰富的强子是质子和中子
[01:34.86]还有它们的反粒子
[01:36.84]此外还有许多不稳定的强子
[01:39.40]如介子和超子
[01:41.06]它们很快衰变成质子和中子
[01:44.28]质子和中子的质量几乎相等
[01:47.04]约为一点六七乘以十的负二十七次方千克
[01:51.14]但质子比中子略轻约零点一四百分之一
[01:55.00]因此质子更稳定
[01:57.12]自由中子会在约十五分钟后衰变成质子
[02:00.60]电子和反中微子
[02:02.81]但在这个阶段
[02:04.15]宇宙的时间尺度远小于十五分钟
[02:07.31]因此质子和中子数量基本持平
[02:10.83]在强子时代
[02:12.19]质子和中子不断通过若相互作用相互转换
[02:16.39]例如质子与电子结合成中子加中微子
[02:20.07]或中子与正电子结合成质子加反中微子
[02:24.41]随些反应的速率取决于温度
[02:27.39]当温度仍远高于十亿摄氏度时
[02:30.45]反应速率快于宇宙膨胀速制
[02:33.35]产生和中子保持热平衡
[02:36.23]随着温度降低
[02:37.77]反应速率变慢
[02:39.29]最终冻结
[02:40.61]此时中子与质子的比例决定了后来态初和合成的氦风度
[02:46.29]强子时代还见证了重子不对称性的最终固化
[02:50.63]在早期宇宙中可能已经通过中子生成机制产生了略多的重子而不是反中子
[02:57.95]随着宇宙冷却
[02:59.47]大部分中子和合中子湮灭成光子
[03:02.82]只留下约十亿分之一的多余重子
[03:06.22]这些湮灭过程释放的巨大能量加热了宇宙
[03:10.00]但相对于总能量密度影响较小
[03:13.32]宇子时代持续到宇宙年龄约一秒
[03:16.62]此时温度降到约一百亿摄氏度以下
[03:19.74]中微子开始退偶
[03:21.46]不再与物质频繁相互作用
[03:24.40]宇宙进入亲子时代
[03:26.40]但质子和中子仍然是重要的组分
[03:29.88]强子时代对后续的核合成和宇宙微波背景辐射有间接影响
[03:35.92]因为这一时期的温度涨落可声波震荡为宇宙大尺度结构提供了初始条件
[03:42.82]然而由于早期宇宙的不透明性
[03:45.98]我们无法直接观测强子时代
[03:48.88]理论预言与宇宙微波背景辐射的功率谱以及氢元素风度的观测吻合的很好
[03:56.48]未来通过测量宇宙中微子背景的能谱
[04:00.30]可能提供对强子时代更精确的检验
[04:03.99]此外
[04:04.51]在大型强字对撞机中产生的夸克胶子等离子体为我们理解这一时期的物理提供了实验基础