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第一回(下)

2020-06-19豌豆皮

科学Fans 2020年5期
关键词:葡萄柚夸克电磁力

豌豆皮

无中生有时空肇始对称破缺四力初分下

上次说到,在宇宙诞生后10-36秒时,它的温度降到了1027摄氏度。可大家要知道,1027摄氏度是一个非常危险的温度,它标志着宇宙状态极端的不稳定。如果在我们的宇宙上装有监控装备的话,这时候必然是红灯亮起,警报狂拉,报警短信“滴滴滴滴”不断朝负责人手机上狂发不休的状态。

——警告!作用力即将分裂!

——警告!即将进入超冷状态!

——警告!膨胀失控!

——警告!暴胀开始!

——警告!警告!警告!

就在这一连串的警报声中,强相互作用力跟电磁力、弱相互作用力挥手告别,退出了原本在大一统力下三位一体的和谐状态,同时宇宙开始了猛烈的膨胀。这就是“暴胀”——中文的名称比较斯文,英文就是直截了当的Intlation(通货膨胀)。提出它的古斯老师当时是个准失业的博士后,对这个词怨念深重。不过任何一个社会的通货膨胀,跟宇宙此时的膨胀速度比起来,都弱到可以忽略不计。在暴胀结束时,电磁力和弱相互作用力还抱团在一起,引力和强相互作用却已经有了各自独特的表现,大一统力“分裂”了。

与此同时,宇宙的温度还在剧烈下降,而监控的警报还在狂闪呢。

——警告!真空失守!

——警告!粒子入侵!

——宇宙正在增肥!增肥!增肥!

宇宙的质量之所以迅速增大,是因为它正享用着一场空前绝后的免费盛宴。这顿免费的盛宴毕竟也还不是凭空出现的,这是因为作用力的分离和宇宙的急剧变冷,让真空向宇宙馈赠了无比庞大的能量,这些能量转化为了实在的粒子。

所以.宇宙在年仅10-34秒的当儿显得格外年富力强,创造力满点,到处漂着各种如今打死也看不到的玩意儿:

夸克、大质量弱相互作用粒子(WIMP)、宇宙丝、原始黑洞

除此之外,再加上传递强相互作用力的胶子,传递弱相互作用力的W和Z玻色子,传递引力的引力子……在10-34秒那个瞬间可都是活躍在名为“宇宙幸存者”的真人秀舞台上的。可在那一刻之后直到今天,这些粒子中的大多数虽然在理论上确实存在,却瞬生瞬灭,几乎不能被人类直接观察到,因而只能被称之为虛粒子。到现在,唯有轻子和夸克还保持着实粒子风范了——其实就连夸克也被虐得不轻,它们必须抱团求生,一个好汉三个帮地组成了质子或中子.猫在原子核里存身。

转瞬之间到了10-32秒,原本的宇宙中一个原子核大小的时空变成了一个葡萄柚的大小。由于膨胀的速度远远超过了光速,从其他部分传来的光永远也来不及抵达这个“葡萄柚”,这只“葡萄柚”从此就与原初宇宙中的其它部分隔绝了音讯,它就是孕育了我们所能了解到一切的“这个”宇宙。所以,现在让我们把它称为“宇宙蛋”吧。

到10-32秒时,这枚“宇宙蛋”的质量已经从最初始的7千克变成了1050吨。而且由于大一统力的“分裂”,宇宙不再均衡一统,这就是对称的破缺。

对称破缺带来的不仅仅是让后世的物理学家焦头烂额的各种复杂物理现象,还让宇宙暴胀的体积与温度下降程度不成正比:在体积暴胀了无数倍之后,温度却只下降到了原来的10万分之一,从1027摄氏度变成了1032摄氏度。要我说,这才是真

大爆炸呢,无中生有地涌现出这么多正能量,微博上的段子手跟这一比,简直弱爆了。

随后,宇宙开始缓慢地膨胀和冷却,而暴胀的短暂时期留下的遗产,却保证了宇宙成为我们如今看到的这副模样。这片沸腾的夸克海洋要如何在无数的可能性中杀出一条血路,产生宇宙中第一个重子?

欲知后事如何,且听下回分解。

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