郎思策

我们或多或少都听说过宇宙大爆炸的故事。一切從令人难以置信的高温和密集状态开始，然后宇宙不断扩展。这种扩展，将宇宙中的一切散布开，同时降低了它的能量和温度，并迫使粒子相互作用，不断衰减和冻结……

大爆炸后的第4秒钟，宇宙中就不存在自由的夸克，不再有反物质，中微子也不再与任何剩余的粒子发生碰撞或相互作用。这时，宇宙中的物质比反物质多，每个质子或中子都对应有10亿个光子，此时宇宙的温度也只是略低于1010 K。但是，它还不能制造出任何元素。

那宇宙第一个元素是如何被制造出来的呢？这需要从大爆炸后的3秒内发生的事情说起，它对于接下来的元素的产生尤为重要。

不稳定的质子和中子

这时的宇宙中充满了质子和中子，它们与电子或中微子碰撞并相互转化，从一种类型变为另一种类型。这些反应都遵循能量守恒定理，即重子数（质子和中子的总数，设为10）和电荷总量是不变的。那么，这意味着在最初的阶段，质子和中子占比是5：5，并且，电子的数量等于质子数。

但是，由于中子比质子重，依爱因斯坦质能公式E=mc2可知，产生中子比产生质子需要更多的能量。在这种条件下，中子和电子（或中微子）发生碰撞依然可以转化为质子，但质子和电子（或中微子）发生碰撞无法转化为中子（因为需要更多的能量），所以只能保持还是质子。这样，随着时间流逝，中子持续在转变成质子，中子越来越少，质子却越来越多。