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1.7. Periodos postinflacionarios


   
 

La energía del universo es tan alta que impide la existencia de protones y neutrones (hadrones), que aparecen disociados como quarks-gluones acompañados de otras partículas como los leptones. La transición quark-hadrón comienza cuando la temperatura es de unos 2.3x1012. ( t = 10-7 s). Los quarks quedan confinados originando los protones y neutrones y mesones así como sus antipartículas, siendo el número de las ultimas ligeramente inferior al de las primeras. Un fenómeno denominado asimetría de los bariones. Comienza así la era hadrónica durante la cual los nucleones ( protones y neutrones) y antinucleones reaccionan entre ellos en un doble sentido. Realizando procesos de aniquilación entre ambas especies que producen una radiación muy energética ( g ). Y en sentido inverso originando pares a partir de la radiación. Reacciones de equilibrio similares ocurren para las demás partículas,

nucleón+antinucleón « g + g

electrón + positrón « g + g

neutrino + antineutrino « electrón + positrón ( electrón de carga positiva)

Para la creación de pares la temperatura ha de ser más grande que un valor umbral, que es característico de cada partícula. Como el universo se enfría como consecuencia de la expansión, irán alcanzándose sucesivamente las temperaturas umbrales de las diferentes partículas y las reacciones anteriores tendrán lugar únicamente de derecha a izquierda.

Cuando la temperatura del universo desciende a 1.5 x 10-12 K (t = 5x10-5 s) concluye la formación de pares nucleón-antinucleón. Una gran parte de éstos son destruidos provocando una dramática disminución del contenido de partículas y el incremento simultáneo de radiación, de fotones, del universo. Sobreviven a este proceso los protones y neutrones que fueron creados en exceso en relación con sus antipartículas. Los neutrinos y electrones, cuya temperatura umbral es más pequeña, continúan participando sin embargo en los procesos de creación-aniquilación.

En un medio caracterizado por la profusión de fotones, neutrinos y electrones, los protones y neutrones residuales mantienen el equilibrio entre ellos por medio de las reacciones reversibles,

protón + electrón « neutrón + neutrino

neutrón + positrón« protón + antineutrino

neutrón « protón + electrón + antineutrino

de manera que los números de neutrones y protones son aproximadamente los mismos.

Cuando la temperatura es de unos 1010K ( t=1s) alcanzan el valor umbral los neutrinos y, poco después, los electrones. Deja de existir equilibrio entre neutrones y protones y la relación entre los números de ambas especies, número de neutrones/ número de protones, queda congelada en un valor que es aproximadamente igual a 0.14

   
       
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