Физика частиц изучает взаимодействия элементарных частиц при высоких энергиях, в то время как физическая космология изучает вселенную как единое физическое целое. Интерфейс между этими двумя областями иногда называют космологией частиц . Физика частиц должна учитываться в космологических моделях ранней вселенной , когда средняя плотность энергии была очень высокой. Процессы образования пар частиц , рассеяния и распада влияют на космологию.
В грубом приближении, процесс рассеяния или распада частиц важен в определенную космологическую эпоху , если его временная шкала короче или близка к временной шкале расширения Вселенной . Последняя величина равна , где — зависящий от времени параметр Хаббла . Это примерно равно возрасту Вселенной в это время.
Например, пион имеет среднее время жизни до распада около 26 наносекунд . Это означает, что процессами физики частиц, включающими распад пиона, можно пренебречь, пока не пройдет примерно столько времени с момента Большого взрыва .
Космологические наблюдения таких явлений, как космический микроволновый фон и космическое изобилие элементов , вместе с предсказаниями Стандартной модели физики элементарных частиц, накладывают ограничения на физические условия в ранней Вселенной. Успех Стандартной модели в объяснении этих наблюдений подтверждает ее справедливость в условиях, выходящих за рамки тех, которые могут быть получены в лаборатории . Наоборот, явления, обнаруженные посредством космологических наблюдений , такие как темная материя и барионная асимметрия , предполагают наличие физики, которая выходит за рамки Стандартной модели .
