夸克-胶子等离子体时代

今天，你体内的夸克被三个一组锁在质子和中子里；你永远遇不到一个自由漫游的夸克，因为束缚它们的那种力，会随着你试图把它们扯开而变得更强。但只要把温度推得足够高，这种囚禁就会破裂。在大爆炸之后的最初几微秒里，宇宙热到夸克和束缚它们的胶子根本无法黏合成粒子——它们在一锅翻腾的流体里自由游荡。那种状态就是夸克-胶子等离子体，而宇宙充满它的那段时期，便是夸克-胶子等离子体时代。

这个时代大致涵盖最初的百万分之一秒，当时温度高于约 10^12 度——数万亿度，比任何恒星的核心都热。在这锅等离子体里，还没有质子或中子；取而代之的，是一锅致密、近乎液态的自由夸克、反夸克和胶子之汤，连同其他基本粒子，全都在剧烈地碰撞。随着宇宙膨胀、冷却到临界温度以下，夸克突然「冻结」成三个一组，在一桩称为夸克-强子相变（或称禁闭）的事件中形成了最初的质子和中子。从那一刻起，夸克便被囚禁在复合粒子内部，此后再未改变。

夸克-胶子等离子体远非纯粹的臆测，它实际上已在地球上被重新造出。在大型强子对撞机和 RHIC 这类机器里，把重原子核以接近光速猛烈相撞，物理学家便能短暂地重现这种原初状态的小液滴，研究它的性质——并惊讶地发现，它流动起来像一种近乎完美的液体，而不是气体。所以这是我们能在实验室里探查极早期宇宙的少数窗口之一。这个时代之所以重要，是因为此后的一切——质子的形成、最初原子核的合成、你体内的原子——所继承的物质，都是从这锅火焰之汤中结晶出来的。