В физической космологии фотонная эпоха — это период эволюции ранней Вселенной, когда фотоны доминировали в энергии Вселенной. Эпоха фотонов началась после того, как большинство лептонов и антилептонов были аннигилированы в конце эпохи лептонов , примерно через 10 секунд после Большого взрыва . [1] Атомные ядра были созданы в процессе нуклеосинтеза , который происходил в течение первых нескольких минут фотонной эпохи. До конца фотонной эпохи Вселенная содержала горячую плотную плазму из ядер, электронов и фотонов. [2]
В начале этого периода у многих фотонов было достаточно энергии, чтобы фотодиссоциировать дейтерий , поэтому образовавшиеся атомные ядра быстро разделились обратно на протоны и нейтроны. К десятисекундной отметке все меньше фотонов высокой энергии было доступно для фотодиссоциации дейтерия, и, таким образом, количество этих ядер начало увеличиваться. В результате процессов ядерного синтеза начали образовываться более тяжелые атомы: тритий, гелий-3 и гелий-4. Наконец, начали появляться следы лития и бериллия. Как только тепловая энергия упала ниже 0,03 МэВ, нуклеосинтез фактически прекратился. Теперь была установлена первоначальная численность, а измеренные количества в современную эпоху позволяют проверить физические модели этого периода. [3]
Спустя 370 000 лет после Большого взрыва температура Вселенной упала до такой степени, что ядра могли соединяться с электронами, образуя нейтральные атомы. В результате фотоны больше не часто взаимодействовали с материей, Вселенная стала прозрачной, возникло космическое микроволновое фоновое излучение , а затем произошло формирование структуры . Ее называют поверхностью последнего рассеяния , поскольку она соответствует виртуальной внешней поверхности сферической наблюдаемой Вселенной . [4]