宇宙中第一个原子和夸克是怎么出现的？
宇宙的开端，是一场波澜壮阔的能量狂欢。想象一下，那时的宇宙并非我们此刻所见，而是无法用言语形容的炽热与稠密，一个由纯粹能量构成的熔炉。这就是大爆炸理论为我们描绘的图景。
在这最初的瞬间，宇宙的温度高到令人难以置信，连我们熟知的基本粒子都尚未形成。一切都处于一种混沌的状态，充斥着高能光子和一种被称为“夸克胶子等离子体”的汤。这是一种比我们现在所知的任何物质都要原始的存在，由夸克、轻子（如电子）以及传递强相互作用力的胶子组成。夸克，这些构成质子和中子的基本砖块，在当时并非独立存在，而是被紧密地束缚在夸克胶子等离子体中，彼此之间通过胶子传递的强大力场紧密相连，就像无数只紧握在一起的手，无法轻易分开。
随着宇宙的膨胀，它开始迅速冷却。就像滚烫的金属遇冷会凝固一样，这团能量的汤也开始发生相变。这个冷却过程不是一蹴而就的，而是分阶段进行的。当温度下降到一定程度，一种极其重要的变化发生了：夸克禁闭。
这是第一个关键的转折点。在这个阶段，夸克和胶子之间的强相互作用力变得异常强大。这种力量有个奇特的性质：距离越远，力量越大。一旦夸克尝试分开，它们之间的吸引力就会急剧增强，反而需要更多的能量来将它们分开。于是，单个的夸克就这样被“锁”在了由胶子组成的“力场线”中。它们无法以自由粒子的形式存在，而是必须成对或成三地结合在一起。
在这段“禁闭”时期，我们宇宙中的“第一批”复合粒子——强子——应运而生。最常见的是由三个夸克组成的重子，比如质子（由两个上夸克和一个下夸克组成）和中子（由一个上夸克和两个下夸克组成）。还有由两个夸克（一个夸克和一个反夸克）组成的介子。这些强子就是构成原子核的基本单元，它们在这个阶段开始形成。
你可以想象一下，在宇宙最开始的那一小段时间里，这就像一个巨大的粒子游乐场，夸克们在里面追逐嬉戏，但很快就被看不见的“能量栅栏”隔开，被迫三五成群地聚集在一起。
然而，我们现在知道的原子是由原子核（质子和中子）以及围绕原子核运动的电子组成的。在夸克禁闭之后，宇宙还在继续冷却，但仍然非常热，电子和其他轻子（如中微子）是以自由粒子的形式存在的。同时，原子核也已经形成，但它们还无法吸引这些电子。为什么呢？因为当时的宇宙充满了大量的自由电子和高能光子，它们就像一层厚厚的“雾”，阻碍了电子和原子核的结合。任何刚刚形成的原子核，如果靠近一个自由电子，很可能就会被高能光子撞散，或者电子被其他粒子“抢走”。
这个阶段，我们称之为复合时期。宇宙继续膨胀，温度持续下降。当宇宙冷却到大约3000开尔文（差不多是阳光表面温度的一半）时，能量密度下降到了一个临界点。此刻，那些已经存在的原子核（主要是质子和少数氦原子核，以及一些氘和锂的原子核）终于有机会“抓住”数量相等的自由电子。
这是一个至关重要的时刻，我们称之为复合（Recombination）或退耦（Decoupling）。宇宙中的电子与原子核结合，形成了第一个中性的原子。最普遍的就是氢原子（一个质子和一个电子），以及少量的氦原子。这些中性原子的出现，标志着宇宙的一个新纪元。
为什么说它至关重要？因为在此之前，宇宙中的自由电子会不断散射光子，使得光子无法自由传播，整个宇宙就像被一层浓雾笼罩，不透明。但当电子与原子核结合形成中性原子后，自由电子的数量急剧减少，光子就不再受到如此剧烈的散射。宇宙一下子变得透明了，光子得以自由地在宇宙空间中传播。而我们今天在宇宙微波背景辐射（CMB）中观测到的光，就是那个时期遗留下来的“远古之光”，是宇宙从混沌走向清晰的直接证据。
所以，宇宙第一个原子和夸克的出现，是一个循序渐进的过程：
1. 极早期（普朗克时期及之后）： 能量巨大，基本粒子（夸克、轻子、光子）以及更抽象的能量场存在，但形态非常不同。
2. 夸克胶子等离子体时期： 夸克、胶子、轻子等自由存在于一种极端高温、稠密的等离子体中。
3. 夸克禁闭（约10^6秒后）： 宇宙冷却，夸克被强相互作用力束缚，形成质子、中子等强子。
4. 轻子时期（后续冷却）： 宇宙继续冷却，质子、中子、电子、光子等存在，但原子核尚未能稳定地结合电子。
5. 复合（约38万年后）： 宇宙冷却到约3000K，质子和电子结合形成中性氢原子，光子得以自由传播。
从混沌的能量，到被束缚的夸克，再到自由的质子和电子，最终凝聚成第一个中性的原子，这其中蕴含着物理定律的奇妙演化和宇宙自身不断冷却、结构的逐步形成。每一个阶段都为下一个阶段的出现奠定了基础，最终塑造了我们今天所见的这个由原子构成的宇宙。这并非某种神秘的“瞬间创造”，而是能量与物质在物理定律的支配下，在时间和空间中的逐步演化。
在这最初的瞬间，宇宙的温度高到令人难以置信，连我们熟知的基本粒子都尚未形成。一切都处于一种混沌的状态，充斥着高能光子和一种被称为“夸克胶子等离子体”的汤。这是一种比我们现在所知的任何物质都要原始的存在，由夸克、轻子（如电子）以及传递强相互作用力的胶子组成。夸克，这些构成质子和中子的基本砖块，在当时并非独立存在，而是被紧密地束缚在夸克胶子等离子体中，彼此之间通过胶子传递的强大力场紧密相连，就像无数只紧握在一起的手，无法轻易分开。
随着宇宙的膨胀，它开始迅速冷却。就像滚烫的金属遇冷会凝固一样，这团能量的汤也开始发生相变。这个冷却过程不是一蹴而就的，而是分阶段进行的。当温度下降到一定程度，一种极其重要的变化发生了：夸克禁闭。
这是第一个关键的转折点。在这个阶段，夸克和胶子之间的强相互作用力变得异常强大。这种力量有个奇特的性质：距离越远，力量越大。一旦夸克尝试分开，它们之间的吸引力就会急剧增强，反而需要更多的能量来将它们分开。于是，单个的夸克就这样被“锁”在了由胶子组成的“力场线”中。它们无法以自由粒子的形式存在，而是必须成对或成三地结合在一起。
在这段“禁闭”时期，我们宇宙中的“第一批”复合粒子——强子——应运而生。最常见的是由三个夸克组成的重子，比如质子（由两个上夸克和一个下夸克组成）和中子（由一个上夸克和两个下夸克组成）。还有由两个夸克（一个夸克和一个反夸克）组成的介子。这些强子就是构成原子核的基本单元，它们在这个阶段开始形成。
你可以想象一下，在宇宙最开始的那一小段时间里，这就像一个巨大的粒子游乐场，夸克们在里面追逐嬉戏，但很快就被看不见的“能量栅栏”隔开，被迫三五成群地聚集在一起。
然而，我们现在知道的原子是由原子核（质子和中子）以及围绕原子核运动的电子组成的。在夸克禁闭之后，宇宙还在继续冷却，但仍然非常热，电子和其他轻子（如中微子）是以自由粒子的形式存在的。同时，原子核也已经形成，但它们还无法吸引这些电子。为什么呢？因为当时的宇宙充满了大量的自由电子和高能光子，它们就像一层厚厚的“雾”，阻碍了电子和原子核的结合。任何刚刚形成的原子核，如果靠近一个自由电子，很可能就会被高能光子撞散，或者电子被其他粒子“抢走”。
这个阶段，我们称之为复合时期。宇宙继续膨胀，温度持续下降。当宇宙冷却到大约3000开尔文（差不多是阳光表面温度的一半）时，能量密度下降到了一个临界点。此刻，那些已经存在的原子核（主要是质子和少数氦原子核，以及一些氘和锂的原子核）终于有机会“抓住”数量相等的自由电子。
这是一个至关重要的时刻，我们称之为复合（Recombination）或退耦（Decoupling）。宇宙中的电子与原子核结合，形成了第一个中性的原子。最普遍的就是氢原子（一个质子和一个电子），以及少量的氦原子。这些中性原子的出现，标志着宇宙的一个新纪元。
为什么说它至关重要？因为在此之前，宇宙中的自由电子会不断散射光子，使得光子无法自由传播，整个宇宙就像被一层浓雾笼罩，不透明。但当电子与原子核结合形成中性原子后，自由电子的数量急剧减少，光子就不再受到如此剧烈的散射。宇宙一下子变得透明了，光子得以自由地在宇宙空间中传播。而我们今天在宇宙微波背景辐射（CMB）中观测到的光，就是那个时期遗留下来的“远古之光”，是宇宙从混沌走向清晰的直接证据。
所以，宇宙第一个原子和夸克的出现，是一个循序渐进的过程：
1. 极早期（普朗克时期及之后）： 能量巨大，基本粒子（夸克、轻子、光子）以及更抽象的能量场存在，但形态非常不同。
2. 夸克胶子等离子体时期： 夸克、胶子、轻子等自由存在于一种极端高温、稠密的等离子体中。
3. 夸克禁闭（约10^6秒后）： 宇宙冷却，夸克被强相互作用力束缚，形成质子、中子等强子。
4. 轻子时期（后续冷却）： 宇宙继续冷却，质子、中子、电子、光子等存在，但原子核尚未能稳定地结合电子。
5. 复合（约38万年后）： 宇宙冷却到约3000K，质子和电子结合形成中性氢原子，光子得以自由传播。
从混沌的能量，到被束缚的夸克，再到自由的质子和电子，最终凝聚成第一个中性的原子，这其中蕴含着物理定律的奇妙演化和宇宙自身不断冷却、结构的逐步形成。每一个阶段都为下一个阶段的出现奠定了基础，最终塑造了我们今天所见的这个由原子构成的宇宙。这并非某种神秘的“瞬间创造”，而是能量与物质在物理定律的支配下，在时间和空间中的逐步演化。
网友意见
@子乾 的回答是不对的，光子主导不是最早的时代。
最早是暴涨场，暴涨场衰变完全的瞬间是普朗克密度。也是此时温度密度速度全部是1。
在1温度下，每种光子，轻子，夸克，引进波子的数量密度相等，能量密度也相等。此时黑体辐射对应的最大概率光子的能量也是1。
随着温度下降，夸克的比例最先下降，然后轻子。如果宇宙安全对称，随着冷却，夸克先消失，然后电子消失，最终只剩引力波和光子。
在完全对称的宇宙中，光子和中微子在一毫米(时间单位)之后就占据了绝对的比例
但是对称性破缺了反物质不够了，夸克出现残留，才有了现在的物质主导。
所以，宇宙最多的东西，按照时间依次是：
暴涨场，夸克，辐射，冷物质(包括重子和暗物质)。
暴涨场的能量超过普朗克密度，可以证明，其性质不可证伪。即使对撞机达到普朗克能量也只能研究暴涨结束后的宇宙。在这一背景下，对暴涨场“最简约最剃刀”的猜测是指数膨胀。
指数膨胀就是说，距离1普的两点，始终光速远离，此时，可见宇宙始终只有1普大小，以至于万有引力都跑不过暴涨。
有意思的是，夸克(如果有)可以在暴涨过程中不被稀释，暴涨场会不断的把夸克拆散，而夸克又不断制造夏娃陪伴自己(夸克禁闭)。所以，在暴涨结束的瞬间，任何一种夸克甚至可以数量远超过光子。
这个猜测也是对反物质缺失的第二个猜测。物质多于反物质，可能是在暴涨阶段就发生了，也可能是暴涨结束到辐射主导这一短暂的时间发生的。
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