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2013 年 2 月 8 日

太陽系的前世今生 (39):強子時期 大霹靂之後 10-6 ~ 1
 

提供者 : 陳輝樺 (NMNS )  

說明 : 在前幾天我們介紹大霹靂造就了時間 (time) 、空間 (space) 的起源 ,在大霹靂發生至 10-43 秒之間存有極高溫狀態的普朗克時期 (Planck epoch),從 10-43 秒開始持續到 10-36 秒之間的大一統時期 (Grand unification epoch),從大霹靂之後的 10-36開始持續到 10-33 之間能夠使 基礎粒子 獲得 質量  (mass) 的希格斯機制Higgs mechanism)促使宇宙的最早期階段由基本粒子 輕子、夸克、介子、重子等粒子與反粒子和輻射充斥整個時空, 呈現出宇宙初期的渾沌膨脹 (chaotic inflation) 狀態,在大霹靂之後的 10-36開始持續到 10-12 之間伴隨著這些基本粒子產生的 電弱交互作用力主導的時期 (Electroweak epoch), 從大霹靂之後的 10-12開始持續到 10-6 之間的 夸克時期 (Quark epoch)。 今天繼續介紹從大霹靂之後的 10-6開始持續到 1 秒之間的 強子時期 (Hadron epoch)。 

            在大霹靂之後的 10-6開始持續到 1 秒之間、高能量粒子的相互碰撞可以形成 介子 (mesons) 和 重子 (baryons) 的夸克時期結束後,粒子交互作用的平均能量已經低於強子的束縛能。接下來的時期,夸克被約束在強子的內部, 這段期間就稱為 強子時期 (Hadron epoch)。這段時期由強子主導的宇宙初期,溫度仍高得足以讓強子和反強子對  (hadron/anti-hadron pairs) 形成,物質與反物質維持著熱平衡 (thermal equilibrium),組成宇宙的夸克膠子漿 (hot quark–gluon plasma) 繼續冷卻,直到包括 質子 (protons)、 中子 (neutrons) 的強子可以形成。但是,宇宙的溫度仍持續下降,強子和反強子對不再能產生,大部分的強子和反強子都在湮滅的反應 (annihilation reactions) 中消除了,只有少部分的強子留存下來。在大霹靂之後的一秒鐘,反強子已經完全被清除掉, 接下來就是 輕子時期 (lepton epoch) 的開始。上圖示隱藏於被束縛原子核內的交互作用力,是由強作用力所主導,當 核反應 產生時可明顯看出它的影響。

明日主題 : 太陽系的前世今生 (40): 輕子時期
天文史上的今天 : 1866 年 2 月 8 日,烏克蘭裔美國化學家摩西•岡伯格(Moses Gomberg,1866.2.8.-1947.2.12.)出生。他是自由基化學 (free radical chemistry) 的奠基人。  
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         諮詢服務 : 陳輝樺 (NMNS 國立自然科學博物館)
                        蘇明俊 (樹德科技大學  休閒事業管理系)

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