電子、陽子、中性子が存在するようになった順番

質問

原子を構成する電子と陽子と中性子は、同時に存在するようになりましたか。順番がありますか。

回答No.2

Tacochin · ベストアンサー

宇宙創成期の話からですと、電子やクォーク（アップ，ダウン，ボトム）が誕生し、３つのクォークから陽子や中性子が誕生したという順番ですね。

より詳しく説明すると、ヒッグス粒子によって質量が生まれ、電子やクォークと成り、電気と弱い相互作用も生まれました。その後に強い相互作用が生まれ、クォークが結合し陽子や中性子ができたという順番です。

以下サイトの「宇宙カレンダー」という画像を見て頂けると分かると思います。
https://gendai.media/articles/-/128156?page=3

時空の開始（宇宙の始まり）から10⁻¹⁰秒
⇒ヒッグス粒子による電弱相転移
　クォークや電子など素粒子の熱いスープ状態

時空の開始（宇宙の始まり）から10⁻⁴秒
⇒閉じ込め（グルーオンによる強い相互作用）
　３つクォークから陽子や中性子ができる。

回答No.3

Tacochin

＃２です。
一部紛らわしく誤解されるかも知れない表現がありましたので、補足させていただきます。

>>電子やクォーク（アップ，ダウン，ボトム）が誕生し、３つのクォークから陽子や中性子が誕生
（前回＃２回答の一部引用）

アップ，ダウン，ボトムの３つから陽子や中性子が誕生したわけではありません。

・陽子：
　２個のアップクォークと
　１個のダウンクォークが結合し誕生。

・中性子：
　１個のアップクォークと
　２個のダウンクォークが結合し誕生。

クォークには、アップ，ダウン，ボトムの他、トップ，チャーム，ストレンジの６種類があります。陽子と中性子はアップとダウンの組み合わせになります。他のボトム、トップ，チャーム，ストレンジについては宇宙線や粒子加速器の中で起こるような高エネルギー衝突の中でしか生成されない不安定な粒子です。アップとダウンは安定的な粒子です。

Wikipedia「クォーク」
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AF%E3%82%A9%E3%83%BC%E3%82%AF#%E3%82%AF%E3%82%A9%E3%83%BC%E3%82%AF%E3%81%AE%E4%B8%80%E8%A6%A7

宇宙創成期について、さらに詳しく説明しようとすると、反粒子（質量とスピンが等しく電荷が反対の粒子）の誕生についても含まれ、分かり難くなると思いました。そのため、反粒子についての解説は省いております。＃２で紹介した参照元サイトも、そうした考えで、反粒子については触れていないのだと思います。

回答No.1

Nakay702

＞原子を構成する電子と陽子と中性子は、同時に存在するようになりましたか。順番がありますか。
⇒はい、一応順番があるようです。といっても、ほんの１秒足らずの間に続けざまに起こったことらしいです。スパコンによる宇宙開闢のシミュレーションによれば、ビッグバン以後の展開の過程はこんな状況だったそうです。

（１）ビッグバンの瞬間から10⁻³⁶秒後、温度は百兆度の百兆倍。大きさ１cm³。クオークと反クオークとが衝突すると二個のフォトンができ、二個のフォトン同士が衝突するとクオークと反クオークの対ができる。
（２）10⁻³⁴秒後、温度は十兆度の百兆倍。もはやフォトン同士が衝突してもクオークは生まれない。クオークと反クオークとの衝突によってフォトンは生まれ続けるが、クオークが反クオークよりも多いので、クオークが残り、物質の元になる。
（３）10⁻⁵秒後、温度は一兆度。クオークから陽子や中性子ができる。
（４）三分後。温度は十億度。陽子や中性子が合体して水素やヘリウムの原子核ができる。
（５）ビッグバンから十万年後。温度は四千度。電子が原子核に取り込まれて水素やヘリウムができる。それまで進路を妨害されていたフォトンが自由に飛び回るようになり、宇宙が膨張する（＝宇宙の晴れ上がり）。

ということで、「まず超粒子クオークと反クオークができ、フォトンが生まれ、それから陽子や中性子ができたが、そのとき同時に電子が派生し、それが原子核に取り込まれて水素やヘリウムができた」という順序になるようです。