質(zhì)能互化諸子生還滅太初有核原分氦與氫（上）

本回書的故事就從電弱兩兄弟開(kāi)始分家單過(guò)后的一瞬間講起，宇宙已經(jīng)結(jié)束了暴脹期，無(wú)中生有地一口吃成了個(gè)大胖子，從白來(lái)的真空里獲得了一大堆的白來(lái)的能量。這些能量一部分隨著宇宙的膨脹和冷卻轉(zhuǎn)化成最基本的粒子，一部分把宇宙維持在足夠高的溫度上。大爆炸之后的千萬(wàn)分之一秒，這時(shí)候的宇宙還被輻射所主宰，在明亮的輻射照耀下，是一片沸騰的夸克的海洋。

這就是宇宙的“夸克期”。

要展示這段時(shí)間的宇宙舞臺(tái)，不得不首先隆重介紹一下夸克這位主要演員。它是物質(zhì)的基本單位，也是全宇宙唯一能夠參加所有四種基本相互作用——引力相互作用、強(qiáng)相互作用、弱相互作用和電磁相互作用的基本粒子?？淇藥У碾姾蓴?shù)很古怪，有的帶1/3個(gè)負(fù)電荷，有的帶2/3個(gè)正電荷，必須互相搭配才能湊出整數(shù)的電荷數(shù)來(lái)。這就像是俄羅斯方塊游戲里掉落的各種拼圖，每一個(gè)單獨(dú)看起來(lái)都相當(dāng)不規(guī)整，要好幾個(gè)不同形狀拼到一起才能組成一整個(gè)方塊。

夸克有6種不同的“味”，相當(dāng)于6種不同形狀的拼圖，其中上夸克和下夸克是一對(duì)兒，頂夸克和底夸克是一對(duì)兒，粲夸克和奇異夸克是一對(duì)兒，每一對(duì)都是一個(gè)-1/3電荷搭配一個(gè)+2/3電荷的組合，這是夸克家族的三個(gè)世代;每種“味”又分紅綠藍(lán)3種“色”，相當(dāng)于每個(gè)不同形狀的拼圖都有3種不同顏色。所以算起來(lái)總共有三六一十八種不同的夸克，每種夸克對(duì)應(yīng)一種反夸克，這就是浩浩蕩蕩三世同堂總共36種夸克?？淇撕涂淇酥g通過(guò)膠子來(lái)相互作用，待會(huì)兒宇宙溫度再下一個(gè)臺(tái)階的時(shí)候，膠子就會(huì)把夸克們黏在一起。不過(guò)現(xiàn)在所有的夸克和膠子還都自由自在，互不干涉。它們挨挨擠擠、摩肩接踵，和另一大類粒子——非常輕的“輕子”一起，擠滿了這段時(shí)間的宇宙。輕子是弱相互作用粒子，它將在未來(lái)較冷的宇宙中充當(dāng)主角，我們一會(huì)兒再仔細(xì)介紹。

夸克期的時(shí)間非常短，但是宇宙在這時(shí)候可是忙得不可開(kāi)交。舞臺(tái)上現(xiàn)在熱鬧極了：夸克、膠子和輕子都是最簡(jiǎn)單的基本粒子，它們不斷地從充滿輻射的虛空中成對(duì)誕生，又立刻成對(duì)湮滅，達(dá)到完美的熱平衡。但是宇宙可不會(huì)滿足于這種單純的熱鬧和簡(jiǎn)單，當(dāng)它的年齡達(dá)到1 微秒時(shí)，又毅然決然地在溫度的臺(tái)階上朝下邁出一步，蹦到了1013開(kāi)爾文這一級(jí)上。這一步邁出，就斷送了夸克期的自由和熱鬧。有分教：

六味三色分正反，虛空生滅起重樓;

難逃束縛因強(qiáng)力，夸克從此不自由。

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在“宇宙通俗演義”專欄第一回內(nèi)文以及插圖說(shuō)明中，所有溫度單位為攝氏度（℃），現(xiàn)更正為國(guó)際溫標(biāo)開(kāi)爾文度（K）。國(guó)際溫標(biāo)的0 度（K）即絕對(duì)零度，相當(dāng)于攝氏溫度-273℃。在溫度數(shù)量級(jí)巨大時(shí)，兩者實(shí)際數(shù)值相差不大。

在溫度下降的同時(shí)，粒子運(yùn)動(dòng)速度變慢，這回強(qiáng)相互作用可發(fā)揮作用啦，它利用膠子作為媒介，一把抓住了夸克，把它們?nèi)齻€(gè)一群兩個(gè)一伙地黏了起來(lái)。這次的抓捕是一勞永逸的，夸克從此被判了無(wú)期徒刑，再也沒(méi)能單獨(dú)跑出來(lái)。

宇宙現(xiàn)在改變了審美品位，它再也不喜歡1/3這種電荷數(shù)目了，不湊出整數(shù)的電荷不許出來(lái)混。于是膠子們精心搭配，把夸克們的電荷數(shù)拼湊成1、0或者-1。由夸克組成的粒子都參加強(qiáng)相互作用，它們被統(tǒng)稱為“強(qiáng)子”，宇宙從第一個(gè)微秒開(kāi)始進(jìn)入了強(qiáng)子期。

強(qiáng)子分為兩大類，一類由三個(gè)夸克組成，分量可想而知是很重的，所以叫“重子”;另一類由一個(gè)夸克和一個(gè)不同味的反夸克（同味的碰到一起馬上就會(huì)湮滅掉）組成，比重子輕，可是又比輕子重，介于兩者之間，所以叫“介子”。介子是傳遞相互作用的粒子，重子是組成物質(zhì)的粒子。重子家族有兩位代表我們很熟悉，那就是質(zhì)子和中子。

質(zhì)子和中子是組成原子核的主要成分，它們是重子家族里最輕的兩位，也是最多、最穩(wěn)定的兩類。質(zhì)量越大越短命是大多數(shù)粒子的共同宿命，除了質(zhì)子和中子之外的其他重子都非常短命，不用管它?，F(xiàn)在的宇宙舞臺(tái)被強(qiáng)子和反強(qiáng)子霸占了，光子、輕子和反輕子也在舞臺(tái)上晃悠，形成稠密的混合物?；镜膽虼a倒是沒(méi)什么變化，還是粒子的產(chǎn)生和湮滅。

但在強(qiáng)子期的舞臺(tái)上，發(fā)生了一段對(duì)我們來(lái)說(shuō)至關(guān)重要的劇情：宇宙這一次拋棄了正反粒子的對(duì)稱，它玩了一個(gè)小小的把戲，讓粒子的數(shù)量稍稍超過(guò)了反粒子的數(shù)量。

在強(qiáng)子期結(jié)束的時(shí)候（宇宙誕生后約100微秒左右），大約每十億對(duì)正反粒子中會(huì)多出一個(gè)粒子。這個(gè)落單的粒子被保留下來(lái)，其余的十億對(duì)正反粒子互相湮滅消失。沒(méi)有人知道宇宙是怎么做到這一點(diǎn)的，不過(guò)正是多出來(lái)的這十億分之一的物質(zhì)，構(gòu)成了我們現(xiàn)在這個(gè)物質(zhì)宇宙。要是宇宙沒(méi)能在強(qiáng)子期作弊成功，如今的宇宙恐怕就只能是一片荒蕪靜默，空蕩蕩沒(méi)什么東西了。

至于強(qiáng)子期結(jié)束之后，宇宙又變成了啥樣，咱們下次再細(xì)說(shuō)。