Yuji.W

☆宇宙138億年の歴史☆

☆Plank Era☆

5.4*10^(-44)秒 1.4*10^32K 1.2*10^19GeV 

宇宙の大きさが、そのプランクスケールより小さい。4つの力がすべて同じ。相対論の限界。これより前は、量子重力の理論を作らなければならない。4つの力は1つに統一されている。
Plank Length 1.6*10^(-33) cm 　密度 10^94 g/cm3

1*10^(-43)秒 10^32K 10^(-35)cm

Plank Era の終わり。重力が他の3つの力から分かれる。第1の相転移。

Grand Unified Theory Era

☆Inflationary Era☆10^(-35)秒〜10^(-32)秒

10^(-35)秒 10^29K

10^28K 宇宙全体が、1個の陽子の10^億分の1の大きさ

3つの力（電磁力+弱い核力+強い核力）の大統一理論の自発的破れ。第2の相転移。インフレイションの始まり。

10^27K

false vacuum から true vacuum へ。体積が10^30〜10^60倍になった。

☆Radiation dominated era☆〜5万年

10^(-32)秒　1cmの大きさ

インフレイションの終わり。 big bang の始まり。インフレイションのエネルギーが、物質と光と熱に変わった。

光子や gluon (quark を結びつける素粒子)や粒子・反粒子が混然となった状態。
W boson と Z boson がたくさん存在する。
それらのエネルギーが物質のエネルギーをはるかに多い。
Electroweak era

10^(-11)秒 3*10^15K 200Gev 光で2分

quark + anti-quark <-> 輻射エネルギー

であったのが、エネルギーが下がり、物質が残るようになってきた。
quark が anti-quark より数が多くなった。(謎？)
2つの力（電磁力+弱い核力）の統一理論の自発的破れ

10^(-10)秒

宇宙のエネルギー密度が下がり、自発的に対称性が破れる。
weak nuclear boson はここまで質量がなく、力は無限に届いていたが、質量を持つことになり、力は核程度の大きさ10^(-16)cmにしか及ばなくなった。

2*10^(-7)秒 2*10^13K 太陽系程度の大きさ

tauon と anti-tauon の対消滅。

1*10^(-5)秒 1.2*10^13K 光で1.4日の大きさ

エネルギーが下がり、光子から protons ができなくなる。

1*10^13K

エネルギーが下がり、光子から quarks ができなくなる。

3*10^12K

muon と anti-muon の対消滅

2*10^12K 300Mev

quarkが結合しhadronになる。結合していない quark がなくなる。

5*10^(-4)秒

baryon が anti-baryon より多くなる。10^億分の1だけ baryon が多かった。

10^(-4)秒 1*10^12K(1兆度)

単独の quark と gluon がなくなり、 baryon と meson に吸収される。陽子(水素の原子核)や中性子ができた。この時から、現在の宇宙を構成する物質になる。

0.1秒 3*10^10K

N <-> p + e- + νe'
neutrino が再結合。弱い力による核相互作用によって、中性子とニュートリノが、陽子と電子に変化する。

1秒 10^10K 1MeV 4光年の大きさ

弱い力による核相互作用が起こらなくなり、中性子が、陽子10個に対して、1個残った。中性子の平均寿命は10分30秒なので、まだまだ生き残る。

10秒 5*10^9K

電子と陽電子の対消滅 annihilation

100秒 10^9K

photon のエネルギーが下がり、陽子同士が結合し始め、プラズマ状態の(プラス2の電荷を持つ)ヘリウムの原子核が出来始めた。nucleosynthesis (helium making)

3分 10^9K(10億度) 10KeV 10光年

陽子や中性子同士が衝突・融合し、ヘリウムの原子核(陽子2+中性子2 電荷+2)ができた。電子とはまだ結合していない。

20分

photon のエネルギーが下がり、陽子同士が電気的な反発力を乗り越えられなくなり、結合できなくなった。核融合 nucleosynthesis の終わり。水素とヘリウムと、ごくわずかなリチウムができた。ヘリウムは、水素10個に対して、1個できた。

宇宙は、photon(光子)+水素原子核(陽子1)+ヘリウムの原子核(陽子2+中性子2 電荷+2)+電子、で、できている。

4*10^10秒(3000年) 6万K

(物質密度)=(輻射密度)

☆Matter dominated era☆38万年〜50億年

38万年 3000K 1000万光年の大きさ(現在の宇宙の1/1000)

物質密度が輻射密度を上回る。

電子が陽子や中性子と結合し、原子ができた。first atoms。
電子は、自由に飛び回る電子がなくなり、光は自由に進むようになった「宇宙の晴れ上がり」。宇宙背景輻射は、この時の光を見ている。

ダークマター？

transparent Photon decoupling

「暗黒の時代」水素やヘリウムなどの中性の原子はできたが、天体はまだできていない。

3億年　宇宙全体を支配する力は重力になる。太陽の10倍〜100倍の恒星(表面温度10万度)ができ始める(第1世代の星)。恒星の中で、より重い原子核(炭素、酸素、ケイ素、鉄)ができる。

この頃、大規模構造の元になる揺らぎ(角度100/3600度)が既にあった。(2011/10 JAXA)

300万語に超新星爆発し、いろいろな元素を宇宙空間にばらまく。中心には、ブラックホールができる。

5億年　銀河が衝突・合体を繰り返す。

8億年　銀河の中心に巨大ブラックホール(太陽の100万倍〜10億倍)

銀河とブラックホールはどちらが先にできたのか？

91億年(46億年前) 現在の宇宙の70%の大きさ

太陽系の誕生

現在 4*10^17秒 3K

現在の baryon の数は、宇宙背景輻射の光子の数の10億分の1

☆Cosmological constant dominated era☆50億年〜

物質密度が小さくなり、宇宙の膨張を押さえる重力が効かなくなってきた。宇宙のボイドは大きくなる。膨張速度が加速している。

★　宇宙138億年の歴史　★