第280章 教育3

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本質都和暗能量和暗物質有關。”

“好的。”莉莉點了點頭確認到。

“在宇宙大爆炸之後，物質主導期之前有一秒的時間是物質和輻射的退耦期。在當溫度和粒子密度都非常大的宇宙早期，不同型別的基本費米子和玻色子都處於熱平衡並且具有可比較的數目，只要KT遠大於MC方，使得即使是再重的粒子都可以產生。當宇宙大爆炸的之後的時間大於1秒之後，隨著宇宙膨脹和溫度降低，粒子會脫離熱平衡。所以從那時以後，中微子火球就從物質中退歐出來而獨立地膨脹。儘管這些原初中微子實質上與物質沒有更進一步的電弱相互作用，但是它們當然是有引力相互作用的，並且這在物質的成團中起到重要作用，最終導致星系、星系團等大尺度結構的形成。”

“在大爆炸之後約10的5次方年，絕大部分由質子、電子和氫原子組成的重子物質，與光子都是處於熱平衡的。在熱平衡中，電離的和沒有電離的氫的比值是一個依賴於溫度的量。這裡氫的電離勢是13.6eV。”

“主人，冒昧的打斷一下。”漢娜在我講課的途中舉手說道。

“什麼？”

“能級和能標可以做個具體的比喻嗎？您這樣說我們無法直觀的感受到。”

“好吧。正如之前我所說的，能標是MC方也就是物質在光速下所蘊含的能量。在宇宙大爆炸初期，時間上是10的負10次方秒上，每個粒子的能量為1TeV，隨著時間的推移，電弱統一開始終結。當來到10的負6次方秒的時候，能級為1GeV，夸克-膠子轉變。當時間來到1秒的時候，能級為1MeV左右，大爆炸之後的原初物質核生成和中微子退耦。繼續隨著時間的推移，在能級逐步下降到接近1KeV的時候，這個時期宇宙由輻射主導，也可以說是能量主導。當能級來到1KeV和1eV中間偏下的時候，物質和輻射開始退耦，原子開始形成。從那之後當能級降到稍高於1meV的時候，宇宙由物質主導。而現在，你們所處的宇宙的能級只不過是2.K而已。”我說完之後所看到的，只有5人臉上呆然的表情。

“好吧，這樣你們理解也可能有些難度，那我就換個比喻吧。你們所驚歎的核武器的爆炸產生的能級其本質也不過稍稍高於1eV。在宇宙尺度下，真的沒啥了不起的。而你們所處的故鄉和明所處的故鄉，到底是怎樣才能在一個物質星球上誕生出一個能抹掉1TeV能級的存在？要知道，你們不過是宇宙總能量那4%中的無窮分之一。一個銀河系就有10的11次方的星球，而一個宇宙有著上百億上千億的銀河系。所以說，魔神都是騙子，真以為魔法能無敵了？你們的魔法的能級又是多少呢？一個安定存在於K級並沒有做出任何放射的能量能夠抹除掉全宇宙的能量？”我嗤笑著說道。

“這下，你們該理解你們所使用的魔力和我所使用的能量的差距了吧。這並不是一個不服氣，動動嘴就能解決的問題。”縱使5人露出了一臉不滿的表情，但還是無法反駁我所說的話。

“好了，知道你們很不滿，但是這是要靠你們以後基於大量的觀察實驗所體會到的。讓我們繼續講吓去。”隨即，不再多做糾纏我便開始了講解物質的核生成和宇宙的成型。

“當物質開始形成，物質的引力成團就可以開始了，儘管這在比較小的尺度上會被光子和中微子的自由流動所抵抗。暗物質在這裡是至關重要的，因為重子單獨主導光子的時期發生的非常晚。如果沒有暗物質的主導地位，星系、星系圖和超星系團是不可能形成這麼快的。”

“當宇宙冷卻到一定溫度，能級小於100MeV，或者經歷時間大於10的負4次方秒之後，僅僅除了中子和質子以及它們的反粒子之外，基本上所有的強子將透過衰變而消失。核子和反核子將具有相同的數目並且將差不多都湮滅成輻射（能量）”

“一旦溫度低於20MeV，約有原初質子和中子數的十億分之一的微小殘餘必須保留下來以形成物質宇宙的組成原料。這些保留下來的質子和中子的相對數目將由弱作用決定。中子和質子的平衡比率將由玻爾茲曼因子決定。”

“氘的結合能為2.22MeV，這是一個電磁過程，因此它處於熱平衡的時間也長很多。這時光子比核子在數量上佔有十億倍的優勢，直到溫度降到約0.05MeV左右時，氘才被凍結。氘的光致電離過程的逆過程一停止，導致氦產生的第二階段的競爭反應就開始了。以此類推，宇宙物質的丰度也在不斷增加。”

“因此，當引力促使物質積聚成團