ビッグバン宇宙モデル

宇宙の進化の過程において，物質成分の密度はスケール因子の$-3$ 乗に比例し て減少してきたのに対して，輻射成分の密度は$-4$ 乗に比例してもっと速く減 少してきた．これを時間を遡って逆に考えれば，現在の宇宙では物質成分が優 勢であるが，宇宙初期では輻射が優勢になってくることになる．輻射優勢の場 合，ステファン・ボルツマン則により，輻射のエネルギー密度は温度の$4$ 乗 に比例するので，温度はスケール因子に逆比例することになる．つまり，宇宙 初期にどんどん遡って行けば非常な高温状態が実現される．そのような高温状 態では宇宙の中の物質間で，粒子の生成消滅反応を含む大きな相互作用が存在 し，熱平衡状態になっていると考えられる．そのような状態から宇宙が冷える ことにより，相互作用が切れて現在の宇宙に存在する物質を形作ったことにな る．