作者pi56789007 (pi56789007)
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標題Re: [社課] 早期宇宙 10/22(二) 19:00 新生301
時間Wed Oct 23 01:51:31 2013
今天講宇宙在輻射主導(radiation-dominate)時期發生的事情
其中有一部分我有講錯,在這邊修正
同一篇文我也有po在facebook的粉絲專頁
https://www.facebook.com/pages/
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當時所說為:
當溫度降低,使宇宙能量低於夸克的靜止能量
夸克從整個系統中decouple
溫度繼續降低,夸克得以組成質子與中子
此時質子與中子透過與微中子/電子(與其反物質)作用而互換
然而因中子的質量稍大,整個反應會傾向將中子漸漸轉往質子
最終質子、中子互換反應的結束,
是由於微中子反應的有效截面積隨溫度降低而減少
微中子無法作用在質/中子,自然無法產生互換反應
結果質子:中子的數量比最終停留在83:17
這83:17的比例,若我們把所有中子拿去形成氦
且把所有氫轉換為氫氣,
則可得到氫氣:氦氣數量比 3 : 1的結果。
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這邊我需要修正&補充
比值是3 : 1
是"氫"與"氦","質量"的比值
並非前述所說,"氫氣"與"氦氣","數量"的比值
但若是如此,比值會變為 (83-17) : (17/2)*4 ~ 2 : 1
又與現今觀測結果不合
造成偏差的原因是,
這邊沒有考慮"由質子、中子組合成氦核"的過程
由於deuterium (D,重氫) 較穩定,質子和中子會經過
<步驟1> p + n ---> D + 光子
<步驟2> D + D ---> 氦核
兩步驟形成氦核
<步驟1>大致完成時,宇宙年齡大約數百秒
而自由中子衰變為質子前的平均生命期約為890秒
由此可知,
"當完成氦核時,又有一部分的中子衰變為質子"
若<步驟1>所花時間以200秒計,則
質子 : 中子數量比值會變為 87 : 13
此時完成氦核後,氫核:氦核的質量比就變為
(87-13) * 1 : (13 / 2) * 4
74 : 26 ~ 3 : 1
即為現今所觀測的結果了!
Ref.
1. Ryden, B. (2006), Introduction to Cosmoslogy.
2.
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/astro/hydhel.html
3. Wikipedia
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