Когда мы говорим «13,8 миллиардов лет назад произошёл Большой взрыв», важно понимать: речь идёт не о взрыве в привычном смысле, а о начале пространства и времени. Нельзя указать на какую-то точку, где это произошло, — вся Вселенная возникла сразу и начала расширяться.
Первые доли секунды
Период сразу после Большого взрыва называют эпохой Планка. Это первые 10−43секунды, и физика здесь пока не даёт точных ответов: законы квантовой механики и гравитации в этих условиях должны объединяться, но теории, описывающей их вместе, у нас пока нет.
После этого Вселенная вступила в фазу стремительного расширения — космической инфляции. Пространство увеличивалось экспоненциально, разглаживая неоднородности. Именно благодаря этому сегодня мы наблюдаем Вселенную относительно однородной в больших масштабах.
Рождение элементарных частиц
Через доли секунды после начала энергии было настолько много, что частицы и античастицы рождались и аннигилировали непрерывно. Чуть позже баланс нарушился: осталось немного больше материи, чем антиматерии. Именно этот крошечный «избыток» материи стал основой всего, что мы видим вокруг (асимметрия).
По мере расширения температура падала. На стадиях от миллионных долей секунды до первых секунд формировались протоны и нейтроны, а затем начался процесс, который называют нуклеосинтезом. Вселенная «сварила» первые атомные ядра — в основном водорода, гелия и следов лития.
Более подробный таймлапс этого процесса представляется так:
~10−6 секунды после Большого взрыва: температура падает до ~1013 K. Кварки объединяются в адроны (протоны и нейтроны). Это эпоха адронов.
До ~1 секунды: часть нейтронов распадается, но многие остаются за счёт равновесия в реакциях с нейтрино.
~3 минуты: начинается нуклеосинтез — из протонов и нейтронов образуются ядра водорода (по сути — сами протоны), гелия и чуть-чуть лития.
Первые минуты были решающими: из протонов и нейтронов начали формироваться лёгкие атомные ядра. Так Вселенная «сварила» водород, гелий и небольшие примеси лития. Более тяжёлых элементов в те времена образоваться не могло — для этого требовались звёзды.
Почему это важно
Понимание первых мгновений Вселенной позволяет нам объяснить не только то, из чего состоит мир, но и почему он именно такой. Почему материя вообще сохранилась, почему звёзды и галактики могли возникнуть, и почему мы сегодня видим космос именно таким.
В этом цикле статей:
[Рождение первых частиц и атомов]
[Звёзды как фабрики элементов]
[Жизнь как новый уровень эволюции]
[Осознающая материя]
