嬰兒期的宇宙

宇宙在第10-12秒時，弱電作用分解為電磁力與弱核力。隨著這兩種力（支配輕子的反應）的相互分離，電子和中微子獨立開來。電磁相互作用開始在所有帶電粒子之間發(fā)生，光子開始大量地生成。

宇宙在這一階段的組成部分都處于穩(wěn)定地產(chǎn)生并相撞的狀態(tài)中。物質(zhì)粒子與它們的反粒子碰撞，隨即湮滅并產(chǎn)生一對高能光子。這些光子很快地又衰變回粒子——反粒子對，于是碰撞——湮滅的過程又重新開始。這種物質(zhì)與能量間的循環(huán)轉換是可能發(fā)生的，因為這時的宇宙十分致密且灼熱：大爆炸后不到一百萬分之一秒內(nèi)，溫度高于10萬億開。在這種環(huán)境下，夸克可以作為獨立粒子而存在，因為它們與其他夸克之間建立的任何連接不久就會被碰撞所破壞。

當宇宙年齡到達1微秒時，它充分地膨脹與冷卻，以至于像以前一樣在那么大范圍內(nèi)自發(fā)產(chǎn)生新物質(zhì)不再可能。此時，粒子與它們的反粒子相碰撞所產(chǎn)生的光子不再重新轉變成物質(zhì)。隨著宇宙的冷卻，強核力把夸克拉在一起組成質(zhì)子與中子。其中的大部分粒子都在與它們相對的反物質(zhì)的碰撞中湮滅了。然而，由于宇宙中有著雖然小但仍可測量的趨勢，并且創(chuàng)造出反物質(zhì)更多的物質(zhì)，一些基本粒子殘留了下來。每10億對粒子——反粒子對中，就有1個粒子在沒有相對的反物質(zhì)的條件下產(chǎn)生。這些殘余的物質(zhì)粒子就構成了我們今天所發(fā)現(xiàn)的每一個原子核。到那時為止，中微子和反中微子就處于一個恒定地與宇宙其他物質(zhì)相碰撞的狀態(tài)中。隨著宇宙到達誕生后第1秒，它們停止了與其他粒子反應。這個過程稱為中微子的去耦，可能是大爆炸后最早的可探測事件之一。

更早的可能被探測到的事件是引力子的去耦，這被認為發(fā)生在大爆炸后的第10-12秒。引力子的去耦比中微子去耦更為不確定：與中微子不同，人們至今沒有證明引力子的存在。

→在非常早期的宇宙中，空間的密度很高，以至于光子經(jīng)常碰撞。這導致它們自發(fā)地轉變成為物質(zhì)粒子以及相對的反物質(zhì)。物質(zhì)與反物質(zhì)也會相碰撞，它們互相湮滅，并且再次產(chǎn)生一對光子。這個過程就是對生，它在現(xiàn)代宇宙中適當?shù)臈l件下仍在發(fā)生。物質(zhì)粒子在沒有相對的反物質(zhì)的條件下產(chǎn)生的情況每10億次里面有1次。這就通過粒子“種下”了宇宙，因為它們沒有使它們重新變回帶能量的光子相應的反物質(zhì)。

↑宇宙中的所有物質(zhì)（包括圖中所示開放星團NGC3293中的恒星）都是由沒有伴隨的相應反物質(zhì)生成的物質(zhì)粒子所組成。光子占據(jù)了宇宙內(nèi)物質(zhì)粒子中的大多數(shù)，其比例為109：1。宇宙中最早的恒星是僅由氫與氦組成的。更重的元素還沒能合成，因為這些過程只能在大質(zhì)量恒星的中心進行。只有當?shù)谝淮暮阈堑竭_了它們生命的盡頭時，它們才能在宇宙中留下比氦更重的元素。星系被認為在大爆炸后大約10億年開始形成，對于這些星體的探測是現(xiàn)代天文學的一個重心。