大爆炸年表

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物理宇宙学

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大爆炸年表根據被廣泛接受的大爆炸，使用宇宙的時間參數同移座標系統進行科學理論的描述。

觀測上建議宇宙開始於137億年前，從那時開始，宇宙的演變經歷了三個階段。我們對宇宙最早期的瞭解依然很貧乏，在那個瞬間宇宙是很熱的，微粒能量高於目前地球上最大的粒子加速器所能達到的。因此，這個世紀雖然將大爆炸理論的基本特點解決了，但大部份的細節仍然是以猜測為主。

在這段期間，在早期的宇宙，宇宙的演變過程依據已知的高能物理來進行。最早形成的是質子、中子和電子，然後才有核和原子，當中性的氫形成後，宇宙微波背景輻射也開始發射了。

然後物質繼續聚集誕生第一顆恆星和最初的星系，類星體、星系團和超星系團也形成了。

有幾種理論探討宇宙的結局。

非常早期的宇宙

所有關於非常早期的想法（宇宙的起源）都帶有臆測的成分。直至2010年初期，仍然沒有夠大的加速器，可以提供足夠的能量來洞察那個時期的宇宙。所有提出的理論有些從根本上就完全不相同，這些例子有：哈特利-霍金初始狀態、弦論、平坦宇宙、弦氣宇宙論、和火劫宇宙論。其中有一些是相互兼容的，但其他的則不是。

普朗克時期

從大霹靂開始至10^–43秒

如果超對稱是正確的，則現今的四種基本力— 電磁力、弱作用力、強作用力和重力都有著相等的強度，所以他們可能被結合成超力。對這個時代，我們知道的非常少，但是不同的理論仍然各自提出不同的場景。廣義相對論提出在這個時期之前是重力稀有的，但在這種情況下，理論上認為量子效應主導著這個時期，因此廣義相對論是不適用的。物理學家希望量子重力學，像是弦論和環量子重力和因果論（causal sets）最終能讓我們對這個時期有更好的理解。

大一統時期

從大霹靂之後10^–43秒至10^–36秒

當宇宙膨脹並且從普朗克時期冷卻，重力首先從基本的大一統交互作用中分離：電磁和強核力和弱核力。物理學在這個階段以大一統理論描述在更大標準模型的群組下是殘破的一統群，此種殘破導致被觀測到的自然力。最終，大一統理論是殘破的，強核力將從電弱力中分離出來。這會造成膨脹，而依據某些理論，這應該產生磁單極。統一強和電弱力，意味着這個時期唯一的微粒是希格斯玻色子。

電弱時期

從大霹靂之後10^–36秒至10^–32秒

宇宙的溫度降至足夠低（10²⁸K強核力也從電弱力中分離出來（在一統的名稱下還有電磁和弱核力）。這個階段宇宙發生指數型的暴漲，形成著名的宇宙暴漲。當暴漲結束時，微粒間的交互作用仍有足夠的能量創造大量很特殊的微粒，包括W和Z玻色子和希格斯玻色子。

暴脹時期

從大霹靂之後10^–36秒至10^–32秒

宇宙暴脹發生的時間和溫度都不是很確定的知道。但是目前一般的理論認為在暴脹的階段，宇宙的尺度膨脹了$e^{70}$左右。由於這個巨大的膨脹，在暴脹階段結束之後，宇宙的空間曲率變成平坦的。之後宇宙進入均質和各向同性膨脹的階段。量子擾動是形成我們今天所觀測到的結構的種子。例如微波背景輻射的各向異性，它的起源就是暴脹時期的量子擾動，在暴脹時被拉出了宇宙的視界，然後又在現在重新進入視界被我們觀測到。理論計算給出，這些擾動的功率譜是標度不變的。這已經被我們對微波背景輻射的功率譜的實驗觀測所證實，成為對暴脹的一個有力支持。隨著快速的擴張，有些能量形成光子，變成虛夸克和超子，但這些粒子衰變得很快。有些理論建議在宇宙暴脹之前，宇宙是冰冷且空無一物的，而巨大的熱和能量通過在大爆炸早期的相變中被創造出來，並導致暴脹的結束。

再加熱

當再加熱時，暴脹不再以指數的形式進行並且成為暴漲子的位能，場衰變成為熱能，與相對論性電漿的粒子。如果大一統是我們宇宙的特徵，則宇宙暴漲應該是在大一統之前或之後，對稱是殘破的，否則磁單極將出現在可見的宇宙中。在這個時間點上，宇宙是由輻射控制的，夸克、電子和微中子的形式。

重子產生過程

目前還沒有足夠的觀測證據可以解釋為何宇宙中的重子會比反重子多。為了能解釋這樣的比值，Sakharov情況必須在暴漲之後的某個期間出現。當考慮到這樣的情景時，在粒子物理學的實驗中觀察這種現象，但觀測到的非對稱性太小，以致不能滿足宇宙中觀測到的非對稱性。

早期的宇宙

宇宙的歷史

在宇宙暴脹結束之後，宇宙中充滿了夸克-膠子漿。從這點向前，早期宇宙的物理被瞭解的較多，猜測的成份也比較少。

超對稱的破壞

如果超對稱是我們宇宙的產物，當能量低於1TeV的電弱對稱尺度時，它將受到破壞。微粒的質量和它們的超伴子不再是相等的，這可以解釋為何已知的超伴子微粒未能被觀測到。

夸克時期

從大霹靂之後10^–12秒至10^–6秒

當電弱對稱被破壞時，電弱時期就結束了。所有的基本粒子應該通過希格斯機制獲取大量的希格斯玻色子得到質量，並得到真空期望值。基礎交互作用力的重力、電磁力、強核力和弱核力都形成現在的形式，但是宇宙的溫度還是太高，以至於不允許夸克束縛在一起形成強子。

強子時期

在大霹靂之後10^–6秒至1秒

組成宇宙的夸克-膠子電將繼續冷卻，直到包括質子、中子的強子可以形成。大約在大霹靂之後的1秒鐘，微中子分離出來並且可以在太空中自由通行。這種宇宙微中子背景輻射類似於以後發散出來的宇宙微波背景輻射，目前還不能仔細的觀察（參考上面關於在弦論時期中的夸克-膠子電漿。）。

輕子時期

在大霹靂之後1秒至10秒鐘

在強子時期的末期，多數的強子和反強子互相湮滅，留下的輕子和反輕子成為控制宇宙的主要質量。大約在大霹靂之後的10秒鐘，宇宙的溫度冷卻到輕子/反輕子對不再能創造出來，並且多數的輕子和反輕子在湮滅反應中被消滅掉，只留下少量殘餘的輕子。

光子時期

在大霹靂之後10秒鐘至380,000年

在多數的輕子和反輕子湮滅之際的輕子時期結尾，宇宙的能量是由光子控制的。這些光子頻繁的和帶電的質子、電子和可能存在的少量核子進行交互作用，並且持續進行到300,000年。

核合成

在大霹靂之後3分鐘至20分鐘

在光子時期，宇宙的溫度下降至原子核可以開始形成的溫度。質子（氫離子）和中子開始進行結合成原子核的核融合程序。但是核合成的時間只有短短的17分鐘，之後宇宙溫度和密度的下降使核融合不能再持續的進行。這時氫核的質量數大約是氦核的三倍，其它的原子核只有可尋跡的微量。

物質主導：70,000年

在這個時期，非相對論性的物質 (原子核) 與相對論性的輻射 (光子) 密度相等。 金斯長度，確定能夠構成的最小結構 (由於重力吸引和壓力的影響互相競爭)，開始形成和造成擾動，而不是被自由流的輻射消滅，可以開始有成長的幅度。

根據ΛCDM，在現階段，冷暗物質主導下，使引力坍塌造成的宇宙不均勻性在宇宙膨脹的過程中被放大，使稠密地區更稠密度而稀薄的地區更稀薄。但是，現今的理論對暗物質的本質還沒有定論，對目前存在的重子物直是否起源於更早的時期也還沒有共識下。

復合：377,000年

WMAP的資料使我們能從透視圖看出宇宙微波背景輻射的變化，而實際的變化比圖中顯示的更為平滑。

氫和氦的原子開始形成時，宇宙的密度也在下降。這個時間被認為發生在大霹靂之後的377,000年，氫和氦再度游離，也就是原子核不再束縛住電子，因此核帶有電量 (各自帶有+1或+2)。當宇宙的溫度降低，電子會再度被離子捕獲，使電性中和。這個過程相對來說是快速的 (實際上氦核的速度比氫核快)，也就是所謂的復合。當復合結束時，宇宙中的原子幾乎都是中性的，因此光子可以自由的移動：宇宙也變得清澈透明了。光子輻射的光在復合之後.能不受阻礙的通行並且成為我們看見的宇宙微波背景輻射。因此宇宙微波背景 (CMB) 是這個時期的結束。

黑暗時期(Dark ages)

在退耦發生之前，多數的光子會和電子和質子在光子-重子液中發生交互作用，造成的結果是宇宙不透明或是"霧狀"。雖然有光線，但是沒有光線可以抵達望遠鏡。在宇宙中的重子物質包括電離的電漿，它只能在和自由電子"再結合"的期間成為中性，進而釋放出創造宇宙微波背景輻射的光子。當光子被釋放(或是退耦)，宇宙變成透明，但在這時只有中性氫自旋的21公分波長的輻射。這是目前觀測上努力進行檢測的微弱輻射，原則上這是一種更強大的工具，能研究比微波背景輻射更早期的宇宙。

結構形成

哈柏超深空經常展示來自遠古時期的星系，告訴我們早期有如現在布滿恆星的時期。

另一張哈柏的影像顯示一個在附近形成的嬰兒星系，這意味著在宇宙時間列上是最近發生的事情，這顯示出宇宙中新星系的形成在現在依然在發生。

大爆炸模型中的結構是層層節制的，具有較小的結構會在較大的結構之前先形成。最早形成的結構是類星體，它們被認為是明亮的、早期的活躍星系，和第三星族星。在這個時期之前，宇宙的發展可以通過線性宇宙論的攝動理論來瞭解：也就是說，所有的結構都可以理解為是一個完美、均質宇宙的小變化，這是通過計算相對來說較容易的研究。非線性的結構從這個點上開始形成，計算上的問題就變得更加困難，包括，例如，數十億顆粒子的多體模擬。

再電離：從1億5000萬年至10億年

第一批類星體是從重力塌縮形成的，它們發出的強烈輻射使周圍的宇宙再電離。從這個時間點開始，宇宙的大部份都由電漿組成。

外部鏈結

• PBS Online (2000). From the Big Bang to the End of the Universe - The Mysteries of Deep Space Timeline. Retrieved March 24, 2005.
• Schulman, Eric (1997). The History of the Universe in 200 Words or Less. Retrieved March 24, 2005.
• Space Telescope Science Institute Office of Public Outreach (2005). Home of the Hubble Space Telescope. Retrieved March 24, 2005.
• Fermilab graphics (see "Energy time line from the Big Bang to the present" and "History of the Universe Poster")
• Exploring Time from Planck time to the lifespan of the universe
• Astronomers' first detailed hint of what was going on less than a trillionth of a second after time began
• The Universe Adventure
• 揭秘“暗星” 也许大爆炸之后由暗物质驱动的奇异恒星会率先形成。