В физической космологии фотонная эпоха была периодом в эволюции ранней Вселенной, в котором фотоны доминировали в энергии Вселенной. Фотонная эпоха началась после того, как большинство лептонов и антилептонов были уничтожены в конце лептонной эпохи , примерно через 10 секунд после Большого взрыва . [1] Атомные ядра были созданы в процессе нуклеосинтеза , который произошел в течение первых нескольких минут фотонной эпохи. В течение оставшейся части фотонной эпохи Вселенная содержала горячую плотную плазму ядер, электронов и фотонов. [2]
В начале этого периода многие фотоны имели достаточно энергии для фотодиссоциации дейтерия , поэтому те атомные ядра, которые образовались, быстро разделялись обратно на протоны и нейтроны. К десятисекундной отметке все меньше и меньше высокоэнергетических фотонов были доступны для фотодиссоциации дейтерия, и, таким образом, распространенность этих ядер начала увеличиваться. Более тяжелые атомы начали образовываться посредством процессов ядерного синтеза: тритий, гелий-3 и гелий-4. Наконец, начали появляться следовые количества лития и бериллия. Как только тепловая энергия упала ниже 0,03 МэВ, нуклеосинтез фактически подошел к концу. Теперь были установлены изначальные распространенности, а измеренные количества в современную эпоху обеспечивали проверки физических моделей этого периода. [3]
Спустя 370 000 лет после Большого взрыва температура Вселенной упала до точки, когда ядра могли объединяться с электронами, создавая нейтральные атомы. В результате фотоны больше не взаимодействовали часто с материей, Вселенная стала прозрачной, и было создано космическое микроволновое фоновое излучение , а затем произошло формирование структуры . Это называется поверхностью последнего рассеяния , поскольку она соответствует виртуальной внешней поверхности сферической наблюдаемой Вселенной . [4]