夸克-膠子電漿時代

今天，你體內的夸克被三個一組鎖在質子和中子裡；你永遠遇不到一個自由漫遊的夸克，因為束縛它們的那種力，會隨著你試圖把它們扯開而變得更強。但只要把溫度推得足夠高，這種囚禁就會破裂。在大霹靂之後的最初幾微秒裡，宇宙熱到夸克和束縛它們的膠子根本無法黏合成粒子——它們在一鍋翻騰的流體裡自由遊蕩。那種狀態就是夸克-膠子電漿，而宇宙充滿它的那段時期，便是夸克-膠子電漿時代。

這個時代大致涵蓋最初的百萬分之一秒，當時溫度高於約 10^12 度——數萬億度，比任何恒星的核心都熱。在這鍋電漿裡，還沒有質子或中子；取而代之的，是一鍋緻密、近乎液態的自由夸克、反夸克和膠子之湯，連同其他基本粒子，全都在劇烈地碰撞。隨著宇宙膨脹、冷卻到臨界溫度以下，夸克突然「凍結」成三個一組，在一樁稱為夸克-強子相變（或稱禁閉）的事件中形成了最初的質子和中子。從那一刻起，夸克便被囚禁在複合粒子內部，此後再未改變。

夸克-膠子電漿遠非純粹的臆測，它實際上已在地球上被重新造出。在大型強子對撞機和 RHIC 這類機器裡，把重原子核以接近光速猛烈相撞，物理學家便能短暫地重現這種原初狀態的小液滴，研究它的性質——並驚訝地發現，它流動起來像一種近乎完美的液體，而不是氣體。所以這是我們能在實驗室裡探查極早期宇宙的少數窗口之一。這個時代之所以重要，是因為此後的一切——質子的形成、最初原子核的合成、你體內的原子——所繼承的物質，都是從這鍋火焰之湯中結晶出來的。