Herkombinasie (kosmologie)

In kosmologie verwys herkombinasie na die tydperk of epog toe gelaaide elektrone en protone die eerste keer gebonde geraak het om elektries neutrale waterstofatome te vorm. Dit het gebeur sowat 370 000 jaar^[1] ná die Oerknal (by ’n rooiverskuiwing van z = 1 100).^[2] Die woord "herkombinasie" is misleidend, aangesien die Oerknalteorie nie voorstel dat protone en elektrone vroeër gebonde of gekombineer geraak had nie, maar die naam word as histories beskou omdat dit gebruik is voordat die Oerknalteorie die primêre teorie vir die ontstaan van die heelal geword het.

Die heelal was onmiddellik ná die Oerknal ’n warm, digte plasma van fotone, ander leptone en kwarke: die Kwarkepog. Teen 10^-6 sekondes het die heelal genoeg uitgedy en afgekoel dat protone kon vorm: die Hadronepog. Dié plasma was ondeursigtig vir elektromagnetiese straling vanweë Thomson-verstrooiing deur vrye elektrone, want die ent wat elke foton kon beweeg voordat dit ’n elektron teengekom het, was baie kort. Dit is die huidige toestand van die binnekant van die Son. Namate die heelal uitgedy het, het dit ook afgekoel. Eindelik het die heelal genoegsaam afgekoel dat neutrale waterstof gevorm het, en die hoeveelheid vrye elektrone en protone teenoor die hoeveelheid neutrale waterstof het afgeneem tot ’n paar dele per 10 000.

Herkombinasie behels elektrone wat met protone (waterstofkerns) bind om neutrale waterstofatome te vorm. Omdat direkte herkombinasie tot die grondtoestand (laagste energie) van watertsof baie ondoeltreffend is, het dié waterstofatome gewoonlik gevorm met die elektrone in ’n hoë-energietoestand, en die elektrone het vinnig na hulle lae-energietoestand oorgegaan deur fotone vry te stel.

Dié vervaardiging van fotone is bekend as "ontkoppeling", en daarom word herkombinasie soms "fotonontkoppeling" genoem, maar herkombinasie en fotonontkoppeling is twee verskillende verskynsels. Sodra fotone van materie ontkoppel, beweeg hulle vrylik deur die heelal sonder ’n wisselwerking met materie en vorm hulle wat vandag as die kosmiese mikrogolfagtergrond waargeneem word.

1. ↑ Tanabashi, M. 2018, chpt. 21.4.1: "Big-Bang Cosmology" (Hersien September 2017) deur K.A. Olive en J.A. Peacock.
2. ↑ Ryden, Barbara (2003). Introduction to Cosmology. Addison-Wesley. ISBN 978-0-8053-8912-8.