Vì những hạn chế của các quy luật khoa học, chúng ta không thể đưa ra bất kỳ phỏng đoán nào về thời điểm vũ trụ ra đời. Thay vào đó, chúng ta có thể xem xét giai đoạn ngay sau khi vũ trụ được tạo ra. Hiện tại, khoảnh khắc sớm nhất mà các nhà khoa học nói đến xảy ra ở t = 1 x 10 -43 giây (chữ "t" là viết tắt của thời điểm sau khi vũ trụ được tạo ra). Nói cách khác, lấy số 1,0 và di chuyển chữ số thập phân sang bên trái 43 lần.
Đại học Cambridge gọi nghiên cứu về những khoảnh khắc sớm nhất này là vũ trụ học lượng tử [nguồn: Đại học Cambridge ]. Vào những thời điểm đầu tiên của vụ nổ lớn, vũ trụ nhỏ đến mức vật lý cổ điển không thể áp dụng cho nó. Thay vào đó, vật lý lượng tử đã được phát triển. Vật lý lượng tử liên quan đến vật lý ở quy mô hạ nguyên tử . Phần lớn hành vi của các hạt trên thang lượng tử có vẻ lạ đối với chúng ta, bởi vì các hạt dường như thách thức sự hiểu biết của chúng ta về vật lý cổ điển. Các nhà khoa học hy vọng sẽ khám phá ra mối liên hệ giữa vật lý lượng tử và cổ điển, điều này sẽ cung cấp cho chúng ta nhiều thông tin về cách thức hoạt động của vũ trụ.
Tại thời điểm t = 1 x 10 -43 giây, vũ trụ vô cùng nhỏ, đặc và nóng. Khu vực đồng nhất này của vũ trụ trải dài một vùng chỉ 1 x 10 -33 cm (3,9 x 10 -34 inch). Ngày nay, khoảng không gian tương tự đó trải dài hàng tỷ năm ánh sáng . Trong giai đoạn này, các nhà lý thuyết vụ nổ lớn tin rằng, vật chất và năng lượng không thể tách rời. Bốn lực lượng chính của vũ trụ cũng là một lực lượng thống nhất. Nhiệt độ của vũ trụ này là 1 x 10 32 độ Kelvin (1 x 10 32 độ C, 1,8 x 10 32 độ F). Khi những phần nhỏ của giây trôi qua, vũ trụ giãn nở nhanh chóng. Các nhà vũ trụ học gọi sự giãn nở của vũ trụ là sự lạm phát. Vũ trụ tăng gấp đôi kích thước vài lần trong vòng chưa đầy một giây [nguồn: UCLA ].
Khi vũ trụ giãn nở, nó nguội đi. Vào khoảng t = 1 x 10 -35 giây, vật chất và năng lượng tách rời nhau. Các nhà vũ trụ học gọi đây là quá trình sinh nhân - vật chất baryonic là loại vật chất mà chúng ta có thể quan sát được. Ngược lại, chúng ta không thể quan sát vật chất tối , nhưng chúng ta biết nó tồn tại bằng cách nó tác động đến năng lượng và các vật chất khác. Trong quá trình sinh nhân sơ, vũ trụ chứa đầy một lượng vật chất và phản vật chất gần bằng nhau. Có nhiều vật chất hơn phản vật chất, vì vậy trong khi hầu hết các hạt và phản hạt tiêu diệt lẫn nhau, một số hạt vẫn sống sót. Những hạt này sau đó sẽ kết hợp với nhau để tạo thành tất cả các vật chất trong vũ trụ.
Một giai đoạn vũ trụ học hạt theo sau thời đại lượng tử. Khoảng thời gian này bắt đầu từ t = 1 x 10 -11 giây. Đây là giai đoạn mà các nhà khoa học có thể tái tạo trong điều kiện phòng thí nghiệm bằng máy gia tốc hạt . Điều đó có nghĩa là chúng ta có một số dữ liệu quan sát về vũ trụ phải như thế nào vào thời điểm này. Lực lượng hợp nhất đã chia nhỏ thành các thành phần. Lực điện từ và lực hạt nhân yếu tách ra. Các photon nhiều hơn các hạt vật chất, nhưng vũ trụ quá dày đặc để ánh sáng có thể chiếu vào bên trong nó.
Tiếp theo là thời kỳ vũ trụ học tiêu chuẩn , bắt đầu 0,01 giây sau khi bắt đầu vụ nổ lớn. Kể từ thời điểm này, các nhà khoa học cảm thấy họ đã nắm bắt khá tốt cách vũ trụ phát triển. Vũ trụ tiếp tục giãn nở và nguội đi, và các hạt hạ nguyên tử được hình thành trong quá trình sinh nhân tử bắt đầu liên kết với nhau. Chúng hình thành neutron và proton. Khi một giây trôi qua, những hạt này có thể tạo thành hạt nhân của các nguyên tố nhẹ như hydro (ở dạng đồng vị của nó, đơteri ), heli và liti. Quá trình này được gọi là tổng hợp hạt nhân . Nhưng vũ trụ vẫn còn quá đặc và nóng để các electron có thể tham gia vào các hạt nhân này và tạo thành các nguyên tử ổn định.
Đó là giây đầu tiên bận rộn. Tiếp theo, chúng ta sẽ tìm hiểu điều gì đã xảy ra trong 13 tỷ năm tới.
Thiên văn học Domine
Nói rằng vũ trụ là đồng nhất và đẳng hướng là một cách khác để nói rằng mọi vị trí trong vũ trụ đều giống như mọi vị trí khác, và không có điểm đặc biệt hoặc trung tâm cho vũ trụ. Nó thường được gọi là Copernican hay nguyên lý vũ trụ .
