豌豆皮
上次說到了強子期結(jié)束,宇宙溫度變成了1012開爾文,進入了輕子期。既然是輕子期,這時候宇宙中最活躍的主角自然是輕子了。
輕子包括電子、μ子、τ子,以及中微子。我們不用管那兩種頂著奇怪希臘字母的粒子是干啥的。我們只需要知道除了我們最熟悉的電子之外,輕子中的中微子是個“大家族”,它們和之前出現(xiàn)的夸克一樣分成三種。在量子力學層面,它們恰好分別對應(yīng)前面的另外三種輕子:電子中微子只跟電子相互作用;μ子中微子只跟μ子相互作用;τ子中微子呢,只跟τ子相互作用。
值得一提的是,在幾種輕子里,質(zhì)量很大而只能存活于高能量時代的τ子早已湮滅。而在輕子期的一頭一尾(100微秒和1秒兩個當口),隨著宇宙的冷卻,由于正負μ子對、正負電子對產(chǎn)生速度跟不上湮滅的速度,μ子和絕大多數(shù)電子也從宇宙舞臺上退場。從此宇宙里幾乎再也沒有東西能和中微子們相互作用了。
失去“束縛”后,τ子中微子一馬當先,μ子中微子和電子中微子緊隨其后,紛紛在宇宙中開始放飛自我,到處以光速打著醬油。它們甚至能輕易穿過地球而不碰到任何粒子,可謂“萬粒叢中過,片粒不沾身?!?/p>
所以,如果說強子期的關(guān)鍵詞是“捕獲”,原本自由的夸克被“強力”這個警察抓起來關(guān)到強子里,那么輕子期的關(guān)鍵詞就是“解放”。隨著能通過相互作用力約束中微子的那些輕子們的湮滅,中微子從此“逍遙法外”。
輕子期的另一個重要事件,是質(zhì)子和中子產(chǎn)生了明顯的數(shù)量差異。這個差異其實在強子期就已經(jīng)出現(xiàn),因為中子比質(zhì)子稍微重一點點,于是產(chǎn)生中子的難度也就比質(zhì)子稍微大一點點。在強子期結(jié)束的時候,因為溫度很高,質(zhì)子和中子之間可以相互轉(zhuǎn)化,差異還不明顯。
但隨著輕子期宇宙溫度的降低,中子可以衰變?yōu)橘|(zhì)子,質(zhì)子卻已經(jīng)不可能和電子結(jié)合成為中子,于是中子越來越少,中子和質(zhì)子的數(shù)量比逐漸從1:1變成了1:5。
與此同時,宇宙的溫度又下降了一個臺階。在輕子期的末尾,宇宙年滿1秒的時候,絕大多數(shù)電子都成對湮滅,把自己湮滅的能量全部傳遞給了光子。從此,宇宙告別了輕子期,進入了輻射期。
至于宇宙在輻射期又發(fā)生了什么,我們下回接著說!