KOSMOLOGIE

Separator

Po staletí si lidé mysleli, že vesmír je neměnný, že obraz vesmíru, který poznáváme z pozorování, byl stejný v minulosti a bude stejný i v budoucnosti. Již v minulém století však vědci poznali, že hvězdy samotné mají svůj život, vznikají, vyvíjejí se a zanikají. V průběhu hvězdného vývoje se v nitru slučuje vodík na helium, v pozdějších etapách slučují obři a veleobři helium na těžší prvky. Nevratně se tak mění složení hmoty ve vesmíru. Ve 20. století lidstvo poznalo, že vesmír se s časem mění zcela zásadně. Dnes již snad nikdo nepochybuje o tom, že se náš vesmír rozpíná. V dobách dávno minulých měl podstatně menší rozměry, byl hustší, než dnes, a jeho teplota byla velmi vysoká. Také vlastnosti vesmíru byly v minulosti zcela jiné. Pro rozpínání vesmíru hovoří celá řada skutečností. Skutečné rozpínání bylo zjištěno pomocí červeného posuvu vzdálených galaxií Edwinem Hubblem v roce 1929 při sledování několika desítek galaxií. Všechny vzdálené galaxie se pohybují směrem od nás, čím jsou vzdálenější, tím rychleji.

Separator

Na začátku byl vesmír velmi malý, horký a hustý. Záření bylo provázáno s látkou a látka se zářením vzájemně interagovala. Teprve asi 380 000 let po vzniku vesmíru záření s látkou ochladly natolik, že přestaly interagovat. Záření se oddělilo od látky a postupně chladlo až na dnešní teplotu 2,73 K. Toto záření nazýváme reliktní záření. Bylo objeveno Arno Penziasem a Robertem Wilsonem v roce 1965 a jeho existence je dalším z klíčových důkazů horkého počátku vesmíru. V reliktním záření je uložen otisk dávných časů podobně jako paleolitické otisky trilobitů ve starých horninách.

Separator

Základní teorie rozpínání vesmíru vychází z obecné teorie relativity (OTR) formulované Albertem Einsteinem na počátku století.Fridmanovo řešení OTR z roku 1922 ukazuje, že vesmír nemůže být stacionární, musí se rozpínat nebo smršťovat. Na průměrné hustotě vesmíru závisí jak způsob zakřivení vesmíru, tak jeho budoucnost. První teorii horkého vzniku vesmíru vytvořil George Gamow se spolupracovníky. Při vzniku vesmíru vznikaly jen lehké prvky (těžké prvky jsou produktem termonukleární syntézy v jádrech hvězd a pocházejí z doby mnohem pozdější). Teoretická předpověď procentuálního zastoupení lehkých prvků ve vesmíru souhlasí se skutečností. To lze považovat za další nezávislý experimentální důkaz správnosti našeho obrazu prvních minut existence vesmíru.

Separator

Standardním modelem vesmíru nazýváme Fridmanovo řešení rovnic OTR, podporované experimentálně Hubbleovým vzdalováním galaxií a objevem reliktního záření. Vesmír se dnes rozpíná a jeho počáteční horké období, kdy byla látka v plazmatickém skupenství, nazýváme Velkým třeskem. Standardní model má však celou řadu problémů, které není schopen vyřešit, zejména v krátkých časech po vzniku vesmíru. Jde například o problém plochosti vesmíru (proč je hustota dnešního vesmíru blízko kritické?), problém Planckových škál (proč přirozené jednotky složené z konstant Għc jsou tak malé?), problém horizontu (Vesmír byl na počátku složen z mnoha kauzálně nespojených oblastí, přesto je dnes homogenní), problém baryonové asymetrie (proč ve vesmíru nepozorujeme antihmotu?), problém magnetických monopólů (kde jsou?) a další. Některé z těchto problémů vymizí, pokud v raném vesmíru proběhlo krátké, ale prudké exponenciální rozepnutí rozměrů vesmíru (tzv. inflační fáze). Důvody inflace vesmíru se zabývají inflační modely. Mnoho problémů také vyřeší využití kvantové teorie. Sám standardní model vychází z OTR. V počátcích vesmíru jsou však hustota hmoty a energie částic takové, že je třeba uvažovat společně kvantové i obecně relativistické jevy.

Separator

V roce 1998 se ukázalo (Adam RiessSaul Perlmutter), že vesmír dnes expanduje zrychlenou expanzí a že většinu hmoty a energie ve vesmíru tvoří mysteriózní temná energie, která by měla za tuto expanzi být zodpovědná. Zrychlená expanze probíhá přibližně od poloviny existence vesmíru. V posledních letech jsou poprvé v historii známy základní kosmologické parametry s vysokou přesností, a to z intenzivního výzkumu reliktního záření (sondy WMAP a Planck), ze sledování supernov typu Ia a z velkorozměrových přehlídek oblohy. Od základu různé experimenty přinášejí shodné výsledky. Kosmologie přestává být teorií, ale stává se významnou experimentální disciplínou. Shrňme základní parametry: ve vesmíru je 32 % látky (5 % atomární a 27 % temné hmoty) a 68 % temné energie. Vesmír je přibližně plochý a je starý 13,8 miliardy let. Velký třesk trval 380 000 roků a první hvězdy se objevily kolem 400 milionů let stáří vesmíru. Pouhé 1 % hmoty a energie ve vesmíru tvoří zářící látka, kterou vidíme v dalekohledech.

Separator

Následující stránky snad pomohou nalézt odpovědi alespoň na některé otázky, které napadnou každého z nás, pokud přemýšlí nad základní otázkou Co bylo, když nic nebylo?, a nechce si odpovědět známým výrokem S. Hawkinga: Bůh připravoval peklo pro lidi, kteří takové otázky klást.

 

Separator

PRINCIPY

Separator
 
Na této stránce naleznete:
    
Kosmologický princip
 
Antropický princip
 
Holografický princip
 
Princip kosmické cenzury
 
Machův princip
Logo
 
Separator
 

Kosmologický princip
Vesmír vypadá ve všech místech stejně. Každý pozorovatel, nezávisle na tom, kde se nachází, uvidí stejný obraz vesmíru kolem sebe. Všechna místa se jeví jako středy rozpínání vesmíru. Má-li rozpínání splňovat kosmologický princip (tj. ze všech míst vypadat stejně), musí být rychlost vzdalování objektů úměrná vzdálenosti objektů, a to v každém místě vesmíru.
Kosmologický princip
Prohlédněte si vzdalování objektů na prvním řádku z hlediska objektu C. Všechny se od něho vzdalují rychlostí úměrnou vzdálenosti. Na druhém řádku jsou tytéž objekty s rychlostmi při pohledu z objektu D. Opět se všechny objekty vzdalují rychlostí úměrnou vzdálenosti. Ve třetím řádku je situace z hlediska objektu E. Ze všech míst vidí pozorovatel naprosto stejnou situaci!
Antropický princip
Vesmír má přesně takové parametry, aby vyhovoval člověku. Existuje-li více vesmírů současně, žijeme právě v tom, kde se mohl vyvinout život našeho typu a proto se nemůžeme divit, že parametry našeho vesmíru jsou nastaveny tak, aby mohl vzniknout život. Nepatrná odchylka od hodnot základních konstant či jiných parametrů by znamenala vznik úplně jiného vesmíru, kde by nemohl existovat takový život, jak ho známe.
Antropický princip má své skalní příznivce i skalní odpůrce. Odpůrci argumentují zpravidla tím, že antropický princip odvádí pozornost od zkoumání skutečných počátečních podmínek v našem vesmíru. Uveďme některé zajímavé formulace antropického principu:
  • Brandon Carter (1974): Vesmír se všemi základními konstantami je takový, že na určitém stupni vývoje připouští vznik pozorovatelů.
  • John D. Barrow, Frank J. Trippler (1986): Ve vesmíru musí dojít k inteligentnímu zpracování informací. Jakmile k tomu dojde, nikdy už nezmizí (finální antropický princip). 
    Poznámka: To je možné chápat lokálně – inteligence je stále na jednom místě nebo se z něho šíří podobně jako lokální zákony zachování ve fyzice (kontinuita); nebo globálně – inteligence může zaniknout, ale jinde se objeví. Globální formulace připomíná již čistou spekulaci. 
    Poznámka: Kdyby měl finální antropický princip platit, nemohla by ve vesmíru proběhnout žádná další inflační fáze.
  • Stephen Hawking: Proč je vesmír takový jaký je? Kdyby byl jiný, nebyl by v něm nikdo, kdo by mohl podobné otázky klást.
Holografický princip
Veškeré vlastnosti látky v černé díře jsou dány charakteristikami na povrchu (entropií). Mnozí se dnes pokouší aplikovat holografický princip na celý vesmír. Tam ale není ani u uzavřeného ani u otevřeného vesmíru zřejmé, co je jeho povrch. Zpravidla se nahrazuje horizontem částic (pozorovatelným vesmírem). Při inflační fázi a následném ohřevu, kdy se produkuje velké množství entropie, nemůže holografický princip v této podobě platit. Zdá se, že neplatí ani v uzavřeném vesmíru. Holografický princip také použil Eric Verlinde ve své nové gravitační hypotéze (gravitaci považuje za vnější projev chování částic v mikrosvětě, za tzv. entropickou sílu, viz AB 46/2011)
Princip kosmické cenzury
Nikde ve vesmíru není možné pozorovat holé (nahé) singularity. Například singularita v centru černé díry je vnějšímu pozorovateli skryta pod horizontem událostí (pod Schwarzschildovým poloměrem).
Machův princip
Veškeré dění, setrvačnost těles a celý Newtonův pohybový zákon má původ ve všech tělesech ve vesmíru. Schopnost těles setrvávat v daném pohybu není proto vlastností těles samotných, ale je způsobena všemi tělesy přítomnými ve vesmíru. Je například parabolický profil kapaliny v rotujícím vědru způsoben rotací vědra nebo vědro stojí a kolem rotuje celý vesmír? Podle Machova principu je to jedno. K tomu, aby setrvačnost indukovaná celým vesmírem byla konečná je ovšem třeba konečný vesmír.
Machův princip silně ovlivnil Alberta Einsteina při formulaci obecné relativity. Trajektorie těles jsou dány zakřivením časoprostoru, které způsobují všechna tělesa ve vesmíru. Machův princip používá preferovaný inerciální systém, ne všechny inerciální systémy jsou rovnocenné. Pokusů o vzkříšení Machova principu se objevuje celá řada a formulace jsou většinou takové, aby se předpovědi shodovaly s OTR. Například v roce 1999 se objevil tzv. zobecněný Machův princip (Sergio Dagach, Louis Dagach). Jeho základní myšlenky jsou:
  • Změna vlastností hmotných objektů (hmotnost, elektrické a magnetické pole, dilatace času) jsou způsobeny rychlostí vzhledem k okolní hmotě, nikoli referenční soustavou pozorovatele.
  • V okolí hmotného tělesa existuje ke každé události preferovaný (Machůvlokální inerciální systém, jeho okamžitá rychlost je pouze funkcí vzdálenosti od tělesa a jeho hmotnosti, například pro sféricky symetrické, nerotující, nenabité těleso je rovna rychlosti systému padajícího volným pádem z nekonečna, v = (2GM/r)1/2. V tomto systému jsou minimalizovány hodnoty fyzikálních veličin popisující testovací částici (tak ho lze definovat).
  • Světlo se v Machově systému (a jedině v něm!?) pohybuje izotropně a hodnoty fyzikálních veličin popisující testovací částici nezávisí na směru.
  • Hodnoty čtyřvektorů fyzikálních veličin testovací částice pro dvě různé rychlosti vzhledem k preferovanému Machově systému jsou spojeny Lorentzovou transformací. (Ale souřadnice ve dvou různých lokálně inerciálních systémech nejsou).
Většina předpovědí takto formulovaného Machova principu se shoduje s OTR, ale existují některé odlišnosti, které nebyly experimentálně potvrzeny.  OTR stále zůstává jedinou základní teorií gravitace, která není ve sporu s experimentem.

PROBLÉMY STANDARDNÍHO MODELU

Separator
 
Na této stránce naleznete:
    
Problém počáteční singularity
 
Problém Planckových škál
 
Problém plochosti Vesmíru
 
Problém horizontu
 
Další problémy
Logo
 
Separator
 

Problém počáteční singularity (co bylo, když nic nebylo?)
Jestliže se dnes vesmír rozpíná, znamená to, že v minulosti byla hustota a teplota vesmíru vyšší než dnes. Kdybychom chtěli popsat vlastnosti vesmíru v čase t = 0 (v okamžiku Velkého třesku), dojdeme k závěru, že poloměr vesmíru byl nulový a hustota a teplota nekonečná. Nikdo si samozřejmě vesmír těchto parametrů nedokáže představit ani ho popsat. V roce 1970 dokázal Stephen Hawking, že v rámci Obecné teorie relativity je tato počáteční singularita nevyhnutelná a v teorii se vždy zákonitě objeví. Je tedy jednou z nepříjemných vlastností standardního kosmologického modelu. Týž Hawking mnohem později ukázal, že při popisu počátečních fází vzniku vesmíru mohou hrát podstatnou roli kvantové jevy a že v takovém případě se lze teoreticky počáteční singularitě vyhnout. Po roce 1985 se objevily první inflační modely vzniku vesmíru. Jejich podstatou je krátkodobé exponenciální rozpínání vesmíru s časem v raných fázích vývoje vesmíru (tzv. inflační fáze), které řeší řadu problémů standardního modelu. V inflační fázi může dojít k uvolnění energie a následnému ohřevu vesmíru. To znamená, že dnešní teplotu vesmíru nemůžeme extrapolovat až do času t = 0, ale jen do konce inflační fáze. Teplota vesmíru by potom na počátku již nemusela být nekonečná. Navíc v počátečních časech nemusela existovat gravitační interakce, jak ji známe, a obecná relativita nemusela platit, takže extrapolovat k nulovému času je nesmyslné.
 
Separator
 

Problém Planckových škál
V minulosti lidé zvolili základní mechanické jednotky (metr, sekunda, kilogram) pro měření vzdáleností, času a hmotnosti podle okolí, ve kterém žijí. Například kilometr byl původně stanoven jako 1/10 000 délky zemského kvadrantu (čtvrtina obvodu poledníku), sekunda jako 1/60 minuty, ta jako 1/60 hodiny a ten jako 1/24 dne, který je dobou jedné otočky Země kolem osy. Dnes jsou tyto jednotky definovány mnohem přesněji než za pomoci vlastností naší Země.
Při popisu přírodních jevů vystupují ve fyzikálních zákonech tři základní konstanty s rozměrem daným kombinací základních mechanických veličin:
rychlost světla
 
c = 2,997924580 × 108 m s-1
gravitační konstanta
 
G = 6,6720 × 10−11 kg−1 ms−2
Planckova konstanta
 
ħ = 1,054 588 7 ×10−34 kg ms−1
Velikost těchto konstant je právě dána volbou mechanických jednotek. Kdyby v minulosti lidé zvolili metr, kilogram a sekundu jiným způsobem, měly by rychlost světla, gravitační a Planckova konstanta jiné hodnoty. Max Planck ukázal, že lze najít jednoznačné mocninné kombinace těchto konstant takové, že mají rozměr délky, času, hmotnosti či energie. Výsledek je:
lP = (ħG/c3)1/2 ≈ 10–35 m,
tP = (ħG/c5)1/2 ≈ 10–43 s,
mP = (ħc/G)1/2 ≈ 10–8 kg,
EP = (ħc5/G)1/2 ≈ 1019 GeV.
Tento výsledek je více než zarážející. Planckova délka, Planckův čas, Planckova hmotnost a energie by měly být jakýmisi přirozenými jednotkami v našem vesmíru. Pak se ale musíme ptát: „Proč je náš vesmír tak veliký, tak starý a tak hmotný? Jaký je význam Planckových jednotek?“
 
Separator
 

Problém plochosti vesmíru
Budoucnost vesmíru je ve standardním modelu dána především hustotou. Vesmír s hustotou nižší než kritická hustota se bude rozpínat stále a má zápornou křivost, vesmír s hustotou vyšší než kritickou se v budoucnosti začne smršťovat a má kladnou křivost. Zdá se tedy, že pro poznání budoucnosti vesmíru postačí změřit průměrnou hustotu vesmíru. To může být značně komplikované. V dalekohledech a našich přístrojích registrujeme jen tzv. svítící hmotu, které je pouhé 1 %. Další 4 % je nesvítící hmota atomární povahy. Z gravitačních projevů galaxií a z dalších experimentů však víme, že ve vesmíru je 27 % temné hmoty a 68 % temné energie, kterou nevidíme. Veškeré dosavadní experimenty (přehlídky supernov typu Ia, spektrum fluktuací reliktního záření a další) ukazují na to, že vesmír jako celek má přibližně kritickou hustotu a je pravděpodobně plochý.
Plochost Vesmíru
Jestliže dnes, mnoho miliard let po Velkém třesku, má vesmír hustotu přibližně rovnou kritické, musel být v minulosti „nastaven“ mimořádně přesně na kritickou hustotu. Jaké procesy jsou zodpovědné za toto nastavení? Například v Planckově čase by musela být odchylka hustoty vesmíru od kritické hustoty
 
δρ/ρ = (ρ − ρc)/ρc ~ 10−59 !!
Můžeme samozřejmě tvrdit, že na počátku byl vesmír právě takto „připraven“ a chápat rovnost hustoty vesmíru hustotě kritické jako počáteční podmínku. To je však značně umělé a nepravděpodobné. V dalším uvidíme, že právě inflační fáze v raném vývoji vesmíru mohla způsobit nastavení vesmíru na kritickou hustotu.
 
Separator
 

Problém horizontu
Podle standardního modelu se rozměry vesmíru R v počáteční éře záření zvětšovaly podle vztahu R ~ a ~ t1/2. Horizont některé částice RH (oblast, kterou částice může ovlivnit z ní vyslanou informací, pro částici viditelná část vesmíru, viz Astrofyzika v příkladech) je ale úměrný rychlosti šíření informace a času, tedy: RH ~ t.HorizontProblém horizontuNa obrázku vlevo je ve dvojdimenzionální analogii oblast, do které se z objektu A došířilo světlo od doby vzniku vesmíru (pro A viditelná část vesmíru, horizont) označena světle červeně. V Planckově čase by měly být rozměry vesmíru mnohonásobně větší než horizont částic. Rozměry vesmíru se odhadují na 10−4 cm a horizont částic odpovídá Planckově délce 10−35 m. Vesmír je tak složen z řádově 1087 kauzálně oddělených oblastí, které spolu nemohou komunikovat. To má závažné důsledky pro charakter reliktního záření. Jestliže zvolíme dnes (čas t0) dva body A a B v opačných směrech od pozorovatele, nebyly v době oddělení záření od hmoty (čas tR) podle standardního modelu tyto body kauzálně svázány (jejich kužely minulosti se neprotnou). Potom ale není žádný rozumný důvod pro vysokou homogenitu reliktního záření, které dnes pozorujeme, ani pro pozorovanou homogenitu vesmíru v měřítkách nad 500 Mpc. Opět bychom počáteční homogenitu vesmíru mohli chápat jako zcela umělou počáteční podmínku. Je ale přirozenější pátrat po procesech, které mohly způsobit „domluvení se“ kauzálně nespojených oblastí. Pomoci může například opět inflační fáze s jinou závislostí expanzní funkce než a ~ t1/2.
Problém horizontu
 
Separator
 

Další problémy standardního modelu
  • problém baryonové asymetrie (proč ve vesmíru nepozorujeme antihmotu?)
  • problém magnetických monopólů (kde jsou?)
  • kde se vzaly počáteční fluktuace nutné k tvorbě galaxií?
  • proč je dimenze vesmíru právě 4 (tři prostorové dimenze a jedna časová)?

MINULOST A BUDOUCNOST

Separator
 
Na této stránce naleznete:
 
Šipky času ...
Minulost a budoucnost ...
Logo
 
Separator
 

Šipky času ...
Šipkou času nazýváme směr toku času. Podle dnešních poznatků lze rozlišit minimálně tři způsoby určení směru toku času:
Termodynamická šipka času. Čas míří ve směru narůstající neuspořádanosti uzavřených systémů. Plyne z druhé věty termodynamické jako experimentální fakt. Neplyne z elementárních přírodních zákonů, které jsou, s výjimkou slabé interakce, symetrické v čase.
Psychologická šipka času. Pamatujeme si minulost, nikoli budoucnost. Čas míří do budoucnosti, směrem k jevům, jejichž výsledek nepředpovíme pomocí paměti.
Kosmologická šipka času. Čas míří ve směru expanze vesmíru.
Často se diskutuje problém uzavřeného vesmíru, který v závěrečných fázích zmenšuje své rozměry. Nemíří kosmologická šipka času v této fázi proti ostatním? Z inflačního modelu plyne nastavení vesmíru na téměř kritický. To znamená, že fáze kolapsu nastane (pokud vůbec nastane) po dosti dlouhé době, tak dlouhé, že neuspořádanost vesmíru bude v této fázi téměř maximální. Vesmír bude chaotický, složen z elektron pozitronových párů a záření. Nebudou zde již existovat žádné uspořádané struktury a tedy ani život. Existence života je neslučitelná s fází kolapsu vesmíru. Psychologická šipka nemá žádný význam. Stejně tak termodynamická šipka, protože v této fázi se neuspořádanost již nezvyšuje. Vesmír dosáhl "téměř" maximální možné entropie (neuspořádanosti).

Minulost a budoucnost ...
 
PBB
Pre Big Bang Phase. Kvantově gravitační fáze existence vesmíru. Vesmír je popsán Wheeler-de Wittovou rovnicí, jejímž řešením je bezčasový kvantový stav ψ(Rφf) bez klasických vlastností. Stav závisí na expanzní funkci R, inflatonovém či dilatonovém poli φ (způsobuje inflaci) a dalších polích a parametrech f. Klasické vlastnosti vesmír teprve získá v průběhu kvantového procesu, který nazýváme dekoherence. Budoucí hmota vesmíru vznikne na úkor záporné gravitační energie. Vesmír prochází superkontrakcí či superinflací.
 
10−43 s
T = 1032 K, E = 1019 GeV, ρ = 1094 g/cm3. Planckův čas – hodnota, kterou získáme kombinací základních konstant cGh. Oddělení gravitační interakce od ostatních. Narušení SUSY symetrie. Převládá éra záření. Kvarky, leptony, IM částice a těžké částice vznikající při energetických srážkách. Možná jsou zde přítomni superpartneři: fotina, selektrony, atd. Částice jsou struny v 10 dimenzionálním prostoru. R(t) ~ t1/2, probíhá-li inflace R(t) ~ exp[χt].
 
10−39 s
T = 1029 K, E = 1016 GeV, ρ = 1084 g/cm3. Vznik bosonů X a Y z fluktuací vakua. Jde o částice, které by v dnešní době měly být zodpovědné za rozpad protonu s poločasem přes 1033 let.
 
10−35 s
T = 1027 K, E = 1014 GeV. Oddělení silné interakce od ostatních. Narušení GUT symetrie. Převládá éra záření. S narušením symetrie může být spojen fázový přechod, následná inflace a ohřev vesmíru uvolněnou energií. Částice X a Y se rozpadají na kvark-antikvarkové páry nebo na dvojice antikvark a lepton. Antičástice X a Y se rozpadají na dvojice kvark a antilepton. Současně při interakcích kvarků, antikvarků, leptonů a antileptonů vznikají opětovně částice X a Y.
 
10−30 s
T = 1025 K, E = 1012 GeV. Prahová energie pro samovolný vznik  částic X a Y, tyto částice přestávají samovolně vznikat. Narušení CP invariance. Bosony X a Y se postupně rozpadají na dvojice antikvark a lepton, antibosony X a Y na dvojice kvark a antilepton. Procesy přechodu mezi leptony a kvarky probíhají mírně asymetricky a postupně ustávají. V reakcích kvark ↔ antilepton a antikvark ↔ lepton převládne nepatrně směr kvark ← antilepton a antikvark → lepton. Tím dojde v budoucnu k nadvládě hmoty nad antihmotou. V tuto chvíli se však na miliardu reakcí v obou směrech vyskytne jen jedna navíc ve prospěch hmoty. (Poměr 1 000 000 000 : 1 000 000 001.)
 
10−10 s
T = 1015 K, E = 102 GeV. Narušení elektroslabé symetrie. Oddělení slabé interakce. Za narušení symetrie jsou odpovědné dosud nenalezené částice – Higgsovy bosony. Od tohoto okamžiku mají všechny 4 interakce vlastnosti jaké známe z našich experimentů. S narušením symetrie mohl být opět spojen fázový přechod do nižšího vakuového energetického stavu a následná inflační fáze spojená s ohřevem vesmíru. V těchto inflačních fázích došlo k nastavení vesmíru téměř na kritickou hustotu. Vesmír stále složen z kvarků, leptonů, IM částic a částic vznikajících při srážkách, které odpovídají energii 102 GeV.
 
10−5 s
T = 1013 K, E = 1 GeV. Průměrná vzdálenost mezi kvarky je již větší než 10−15 m. Končí éra volných kvarků (kvark-gluonového plazmatu). Asymptotická svoboda omezuje volný pohyb kvarků právě do vzdálenosti 10−15 m. Od této chvíle se kvarky sdružují po dvojicích (kvark-antikvark) do mezonů nebo po trojicích do baryonů. Počet vzniklých částic a antičástic je v poměru 1 000 000 001 : 1 000 000 000 daném narušením CP invariance v minulosti.
Střední tepelná energie vesmíru je rovna prahové teplotě nukleonů (kT ~ mc2) a rovnováha mezi baryony a antibaryony je narušena. Při procesu anihilace zůstane jediný baryon z miliardy baryonů a antibaryonů. Zpočátku je poměr vzniklých protonů a neutronů stejný, později se díky nepatrně různé hmotnosti bude měnit. V tuto dobu je počet elektronů, fotonů a neutrin vyrovnaný.
 
1 s
T = 3×1010 K, E = 1 MeV. Oddělení neutrin od ostatní látky. Střední volná dráha neutrin narostla tak, že přestávají interagovat s látkou. Do této doby byly díky srážkám v termodynamické rovnováze s ostatním zářením a hmotou. Od této chvíle neutrina žijí vlastním životem a postupně chladnou. Dnes by reliktní neutrina měla mít teplotu kolem 2 K, hustotu 300 neutrin na cm3 a nést v sobě obraz vesmíru z doby jejich oddělení. Oddělení neutrin znamená prudké zeslabení slabé interakce. Do této chvíle probíhala intenzívní slabá interakce mezi neutriny, elektrony, neutrony a protony. Neutrony a protony se vzájemně přeměňovaly a bylo jich stejné množství. Nyní převládá rozpad neutronů nad jejich tvorbou a jejich počet začíná oproti protonům klesat. Vesmír je stále v éře záření, kromě neutrin jsou všechny ostatní částice v termodynamické rovnováze.
 
10 s
T = 5×109 K, E = 500 000 eV. Prahová teplota elektronů a pozitronů (střední tepelná energie vesmíru kT je rovna klidové energii elektronů a pozitronů mec2). Nad touto teplotou jsou elektrony a pozitrony v rovnováze se zářením a probíhá stejný počet anihilačních procesů i kreačních procesů: elektron + pozitron ↔ záření. V tomto okamžiku poprvé převládá anihilace, mizí elektron pozitronové plazma. Z anihilujících párů vzniká záření, které zahřeje celý vesmír (kromě již oddělených neutrin). Teplota vesmíru bude nakonec o 40 % vyšší než teplota reliktních neutrin. Díky narušení CP invariance zůstane z miliardy elektronů a pozitronů po anihilaci jeden volný elektron. Ten mnohem později poslouží ke stavbě atomárních obalů ... Nadále klesá počet neutronů vzhledem k protonům, způsobený jejich rozpadem (poločas 10 minut).
 
4 min
T = 9×108 K, E = 90 000 eV. Prahová teplota vazebné energie deuteria (střední tepelná energie vesmíru kT je rovna vazebné energii deuteria). Nad touto teplotou záření zabránilo spojování neutronů a protonů k sobě. Od tohoto okamžiku může část neutronů a protonů vytvářet dvojice – atomová jádra (samozřejmě bez obalů). Je odstartován proces tvorby lehkých prvků. Stav nukleonů: 13 % neutronů a 87 % protonů. Nadále se poměr již nebude měnit, neutrony přestávají existovat jako volné neutrony a proto se nadále nerozpadají. Tomu bude odpovídat vznik 26 % hélia a 74 % vodíku. Vodík se v dnešním vesmíru skládá z 94 % izotopu H a 6 % izotopu D. V malém množství mohly prvky vznikat již před touto teplotou. Těžší prvky nebudou mít šanci vzniknout, vesmír se zakrátko zvětší natolik, že srážky mezi částicemi již nebudou dostatečně efektivní.
 
10 000 let
T = 10 000 K, E = 1 eV. Snad vznik primordiálních fluktuací hustoty vlivem gravitace, budoucích zárodků galaxií.
 
 380 000 let
T = 4 000 K, E = 0,4 eV. V této době došlo ke dvěma klíčovým událostem:
1. Prahová teplota vazebné energie elektronů v atomárních obalech (střední tepelná energie vesmíru kT je rovna vazebné energii v atomárních obalech). Elektrony začínají vytvářet atomární obaly, přestávají existovat volné elektrony, na kterých docházelo k rozptylu fotonů. V důsledku toho záření přestává interagovat s hmotou a odděluje se od látky. Toto elektromagnetické záření nazýváme reliktní záření a dnes má teplotu 2,73 K. Teplota tohoto záření je cca o 40 % vyšší než teplota reliktních neutrin (bylo zahřáno při procesech anihilace). Vesmír se tím, že látka přestala interagovat sse zářením na dlouhou dobu ponořil do temnoty. Nastává tzv. temný věk vesmíru (v angličtině "dark age").
2. Hustota energie záření je právě rovna hustotě energie hmoty (ρzáření ~ 1/R4ρhmoty ~ 1/R3). Do této chvíle převládala energie záření, od této chvíle převládá energie látky. Říkáme, že ve vesmíru začíná éra látky. Mění se charakter rozpínání vesmíru, od této chvíle je R(t) ~ t2/3. (Dosud, s výjimkou inflační fáze, v éře záření platilo R(t) ~ t1/2.)
 
200×106 let
T = 200 K, E = 20 meV. Období překotné tvorby velmi hmotných hvězd. Ve velkém množství vznikají obří hvězdy nulté generace s velmi rychlým vývojem. Již nikdy v budoucnu nebude produkce hvězd natolik intenzivní a jejich životní cyklus tak krátký. Látka je znovuionizována pronikavým zářením vzniklých hvězd, končí temný věk vesmíru.
 
1010 let
T = 3 K, E = 1 meV. Dnes. Existují galaxie a hvězdy, které umírají na bílé trpaslíky, neutronové hvězdy a černé díry. Také v mnoha galaktických jádrech se nacházejí černé díry. Kolem některých hvězd obíhají planety a alespoň na jedné z nich se nachází inteligentní tvorové, kteří se snaží zjistit, jak vzniknul vesmír ...
 
Minulost Vesmíru
Z našeho hlediska je nejvýznamnější období kolem jedné vteřiny, kdy se začaly tvořit první lehké prvky. Teplota odpovídala 1010 K (přibližně teplota v centru vybuchlé vodíkové bomby). K překotnému slučování nukleonů do jader však dochází až v období minut (teplota 109 K – jako v centru nejžhavějších hvězd) a je ukončeno v čase několika hodin. Poté už se v našem vesmíru z hlediska chemického složení již příliš mnoho neděje ...
Scénářů budoucnosti našeho vesmíru bylo napsáno mnoho. Zde použitá vize tepelné smrti vesmíru pochází od I. Novikova a mohla by být pravdivá, jestliže skutečně dochází k rozpadu protonu.