Большой Взрыв
Для обозначения состояния пространства до Большого Взрыва физикам пришлось ввести гипотетическое поле, которое было названо «инфлатонным» (от слова «инфляция»). Это поле заполняло собой все пространство. Благодаря случайным колебаниям оно принимало разные значения в произвольных пространственных областях и в различные моменты времени. Ничего существенного не происходило, пока случайно не образовалась однородная конфигурация этого поля размером более 10-33см. Что же касается наблюдаемой Вселенной, то она в первые мгновения своей жизни, по-видимому, имела размер 10-27см. Предполагается, что на таких масштабах уже справедливы основные законы физики, известные сегодня, поэтому можно предсказать дальнейшее поведение системы. Оказывается, что сразу после этого пространственная область, занятая флуктуацией (от лат. fluctuatio - «колебание», случайные отклонения наблюдаемых физических величин от их средних значений), начинает очень быстро увеличиваться в размерах, а инфлатонное поле стремится занять положение, в котором его энергия минимальна. Такое расширение продолжается всего 10-35 секунды, но этого времени оказывается достаточно для того, чтобы диаметр Вселенной возрос как минимум в 1027 раз и к окончанию инфляционного периода наша Вселенная приобрела размер примерно 1см. Инфляция заканчивается, когда инфлатонное поле достигает минимума энергии - дальше падать некуда. При этом накопившаяся кинетическая энергия переходит в энергию рождающихся и разлетающихся частиц, иначе говоря, происходит нагрев Вселенной. Как раз этот момент и называется сегодня Большим взрывом.
Считается, что в момент Большого Взрыва Вселенная была бесконечно горячей. В процессе её расширения температура излучения понижалась. С понижением температуры частицы стали притягиваться и соединяться друг с другом. Через секунду после Большого Взрыва Вселенная расширилась достаточно, чтобы её температура упала приблизительно до 10 миллиардов градусов Цельсия. Это в тысячу раз больше, чем в центре Солнца, но подобные температуры отмечались при взрывах водородных бомб. В то время во Вселенной присутствовали главным образом фотоны, электроны, нейтрино и их античастицы, а также гораздо меньшее число протонов и нейтронов. Для того, чтобы две безмассовые частицы, такие как фотоны, могли породить пару частица - античастица, например, электрон и позитрон, безмассовым частицам надо обладать некой минимальной энергией. Поскольку Вселенная продолжала расширяться и температура понижалась, столкновение частиц, обладающее достаточной энергией для рождения электрон-позитронных пар, случались всё реже. Гораздо чаще происходило взаимоуничтожение пар. В конечном счёте большая часть электронов и позитронов аннигилировали друг с другом, произведя большое количество фотонов и оставив относительно мало электронов.
Приблизительно через сто секунд после Большого Взрыва Вселенная остыла до 1 миллиарда градусов - температуры недр самых горячих звёзд. В этих условиях энергии протонов и нейтронов уже недостаточно для преодоления сильного ядерного взаимодействия. Они начинают сливаться, образуя ядра дейтерия (тяжёлого водорода), которые содержат один протон и один нейтрон. Ядра дейтерия могут затем, присоединяя протоны и нейтроны, превратиться в ядра гелия, состоящие из пары протонов и пары нейтронов, а также породить некоторое количество ядер двух более тяжёлых элементов - лития и бериллия.