Как рождались частицы в очень ранней Вселенной?

Мы знаем, что согласно стандартной модели космологии Λ С Д М , есть первичная плазма после инфляции. А затем мы изучаем неравновесную эволюцию этой плазмы, такую ​​как расцепление нейтрино, нуклеосинтез, фоторасцепление и т. д. Но кто-нибудь знает, откуда берутся частицы в первичной плазме? Производятся ли они во время инфляции? Возьмите в качестве примера любой конкретный вид частиц (барионы, лептоны), откуда берутся первичные частицы?

Какие частицы, в частности? Если вы хотите знать обо всех из них, это слишком широко.
@KyleOman Мы знаем, что в плазме есть нейтрино, лептоны и барионы. Откуда они?
@KyleOman, если хотите, вы можете взять в качестве примера любую конкретную частицу, чтобы объяснить, откуда берутся первичные частицы.
Все это весьма спекулятивно, но первоначальные частицы первичной плазмы могли либо образоваться из сырой энергии Большого взрыва в течение очень короткого периода времени после Большого взрыва, либо они уже существовали в небольшом пространстве до взрыва. Первые атомы образовались только в период рекомбинации, когда количество энергии было достаточно низким, чтобы позволить частицам переходить в более низкие энергетические состояния (хотя они все еще были невероятно горячими). Поэтому кажется логичным, что первые частицы образовались в результате «охлаждения» энергии, хотя мы никогда не сможем проверить эту идею.
@Neil Теперь космологи могут рассказать нам, как легкие элементы, атомы и крупномасштабные структуры образуются во время охлаждения. Но, похоже, мы еще недостаточно хорошо знаем, как образуются первичные частицы.
@WeinEld Это требует ускорения материи до скорости света и наблюдения за тем, что происходит, и в больших количествах, чего мы и близко не достигли в лабораториях. Но опять же, я предполагаю, что частицы — это просто более низкое состояние энергии, как лед — это более низкое состояние энергии воды.
Я бы даже сказал, что если высокая энергия — это растяжение пространства-времени, то сжатие пространства-времени создает морщины, представленные частицами (опять же, весьма спекулятивно!).
В той кварк-глюонной плазме было не больше частиц, чем сегодня. Концепция частиц — это недоразумение, основанное на том, что можно увидеть в детекторах частиц, где высокоэнергетические состояния квантовых полей слабо взаимодействуют с материей. В изначальной Вселенной плотность энергии и температура были намного выше, и эти поля были сильнее связаны друг с другом. Некоторые из них термализовались при определенных температурах, а затем эффективно разъединялись, оставляя фоновое «излучение» определенной энергии, которое затем подвергалось «красному смещению» космологическим расширением.

Ответы (1)

Процесс создания частиц после надувания известен как «повторный нагрев». Для этого нужна связь между инфлатоном и полем другой частицы. Обычно это происходит в конце инфляции, когда инфлатон колеблется в яме своего потенциала, а скорость расширения падает ниже скорости взаимодействия между инфлатоном и частицей. См., например: https://en.wikipedia.org/wiki/Inflation_(cosmology)#Reheating и ссылки для более подробной информации.