宇宙最初の３分間

　ビッグバン理論は、宇宙の初期に、物質がどのように作られていったか、という観点から、宇宙の初期の状態を説明しました。それは次のような内容です。

最初の「火の玉宇宙」の中では、超高温・超高密度であるために、あらゆるものは光になっていました。原子核を構成する陽子や中性子は、さらに小さなクォークに分解され、光とほぼ同じ速さで運動しています。

今さらっと「最初の宇宙」という言い方をしましたが、最初の宇宙って何だろう？と思った方もいるでしょう。じつはビッグバン理論では、宇宙の一番最初の状態、つまり宇宙が誕生した瞬間の状態については、きちんと説明できないのです。

したがってここでは、宇宙が生まれて、ビッグバンを起こした後の、ごくごく初期の宇宙の状態、というように考えてください。

　そして、約１万分の１秒後に、クォークが集まって陽子や中性子ができます。100秒ほど経つと、陽子と中性子が集まって原子核ができます。ビッグバンが始まってから３分間で、水素、ヘリウムなどの軽い元素の合成が完了します。この時、宇宙の温度は100億度から1000万度くらいの間です。

　ところで、１万分の１秒とか、３分とか、または100億度などというのは、どうやって推測したりするのだろう、と思いますよね。これは、火の玉宇宙が膨張して温度が下がっていく中での、原子核の反応の進み具合をさまざまに計算して求めた値です。