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质能互化诸子生还灭太初有核原分氦与氢(下)

2020-12-24豌豆皮

科学Fans 2020年10期
关键词:原子核中子质子

豌豆皮

上回说到,宇宙告别了轻子期,进入了辐射期。“辐射期”这个名字大概容易让人误会,好像在此之前宇宙就没辐射似的。但其实,前面的夸克期、强子期和轻子期,虽然都以当时占据主要地位的粒子来命名,但再多的粒子都必须在辐射的能量密度前俯首称臣。

而那个时期之所以被称为“辐射期”,是因为在辐射时期之初非常短暂的300秒时间里,宇宙中发生了—件惊天动地的大事——太初核合成。这次事件让宇宙中有大约1/4的自由质子和中子被转变成了氦原子核。

当宇宙年龄在100秒时,宇宙温度降了10亿开,这是氘核刚好能够保持稳定的温度,也是上演太初核台成的温度臺阶。那段时间的舞台,还是质子和中子的天下,此时中子与质子数量比已经由之前的1:5变成了1:7。

当中子与质子开始结合。每16个核子(包括2个中子和14个质子)中会产生1个氦核和12个氢核,相当于宇宙中几乎所有物质中的1/4转变成了氦。

要是你一时算不过来这件事有多可怕的话,不妨想想我们的太阳。太阳产能的过程就是氦原子核(质子)到氮原子核的聚变。

地球只接收到了太阳产生的所有能量中的一点点。就足够整个星球的生命繁衍生息。宇宙中有这么多恒星,所有的恒星加起来花了100亿年的时间才把宇宙中2%的氢变成氦。

而太初核台成却把10倍于此的氢在300秒内燃烧成了氦。当时的宇宙简直就是一个无比巨大的氢弹,幸好它自己就是时空本身.不会因为爆炸而造成什么破坏。

太初核合成同时也意味着宇宙中最早的元素划分.在那300秒左右宇宙中所产生的氮,到了今天也没有再增加多少。氢和氦的丰度之比也正是支持大爆炸假说的最初的几根支柱之一。其他更重的元素.除了极少量的锂之外,都要等最初的恒星被点燃之后,才能从恒星中诞生。

这300秒之后,宇宙中辐射密度一直大于物质密度.就这样平平无奇跳过了大约10万年。当宇宙芳龄10万岁,两者密度旗鼓相当.辐射期结束之时,宇宙才会又换得一副新面貌,让你我更当刮目相看。

欲知10万岁的宇宙又发生了什么事,且听下回分解。

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