什么是电子天文学理论？

　　在众多解释宇宙早期演化的理论中，大爆炸理论是比较能够被物理学界广泛接受的科学理论。在大爆炸的最初几秒钟时间，温度远远高过100亿K。那时，光子的平均能量超过1.022 MeV很多，有足够的能量来创生电子和正电子对。

　　同时，电子和正电子对也在大规模地相互湮灭对方，并且发射高能量光子。在这短暂的宇宙演化阶段，电子，正电子和光子努力地维持着微妙的平衡。但是，因为宇宙正在快速地膨胀中，温度持续转凉，在10秒钟时候，温度已降到30亿K，低于电子-正电子创生过程的温度底限100亿K。因此，光子不再具有足够的能量来创生电子和正电子对，大规模的电子-正电子创生事件不再发生。可是，电子和正电子还是继续不段地相互湮灭对方，发射高能量光子。由于某些尚未确定的因素，在轻子创生过程（英语：leptogenesis （physics））中，创生的电子多于正电子。否则，假若电子数量与正电子数量相等，现在就没有电子了！大约每10亿个电子中，会有一个电子经历了湮灭过程而存留下来。不只这样，由于一种称为重子不对称性的状况，质子的数目也多过反质子。很巧地，电子存留的数目跟质子多过反质子的数目正好相等。因此，宇宙净电荷量为零，呈电中性［63］。

　　
高能量光子能够与原子核的库仑场相互作用，从而创生电子和正电子。这过程称为电子正电子成对产生。

　　假若温度高于10亿K，任何质子和中子结合而形成的重氢，会立刻被高能量光子光解。在大爆炸后100秒钟，温度已经低于10亿K，质子和中子结合而成的重氢，不再会被高能量光子光解，存留的质子和中子开始互相参予反应，形成各种氢的同位素和氦的同位素，和微量的锂和铍。这过程称为太初核合成［64］。在大约1000秒钟时，温度降到低于4亿K。核子与核子之间，不再能靠着高速度随机碰撞的机制，克服库仑障壁，互相接近，产生核聚变。因此，太初核合成过程无法进行，太初核合成阶段大致结束。任何剩余的中子，会因为半衰期大约为614秒的负贝塔衰变，转变为质子，同时释出一个电子和一个反电子中微子。

　　在以后的377，000年期间，电子的能量仍旧太高，无法与原子核结合。在这时期之后，随着宇宙逐渐地降温，原子核开始束缚电子，形成中性的原子。这过程称为复合。在这相当快的复合过程时期之后，大多数的原子都成为中性，光子不再会很容易地与物质相互作用。光子也可以自由地移动于透明的宇宙［65］。

　　大爆炸的一百万年之后，第一代恒星开始形成［65］。在恒星内部，恒星核合成过程的各种核聚变，会造成正电子的创生（参阅质子-质子链反应和碳氮氧循环）。这些正电子立刻会与电子互相湮灭，同时释放伽马射线。结果是电子数目稳定地递减，跟中子数目对应地增加。恒星演化过程会合成各种各样的放射性同位素。有些同位素随后会经历负贝塔衰变，同时发射出一个电子和一个反电子中微子结果是电子数目增加，跟中子数目对应地减少。例如，钴-60（60Co）同位素会因衰变而形成镍-60［66］。

　　质量超过20太阳质量的恒星，在它生命的终点，会经历到引力坍缩，因而变成一个黑洞［67］。按照相对论理论，黑洞所具有的超强引力，足可阻止任何物体逃离，甚至电磁辐射也无法逃离。但是，物理学家认为，量子力学效应可能会允许电子和正电子创生于黑洞的事件视界，因而使得黑洞发射出霍金辐射，。

　　当一对虚粒子，像正电子-电子虚偶，创生于事件视界或其邻近区域时，这些虚粒子的随机空间分布，可能会使得其中一个虚粒子，出现于事件视界的外部。这过程称为量子隧穿效应。黑洞的引力势会供给能量，使得这虚粒子转变为真实粒子，辐射逃离黑洞。这辐射程序称为霍金辐射。在另一方面，这程序的代价是，虚偶的另一位成员得到了负能量。这会使得黑洞净损失一些质能。霍金辐射的发射率与黑洞质量成反比；质量越小，发射率越大。这样，黑洞会越来越快地蒸发。在最后的0.1秒，超大的发射率可以类比于一个大爆炸［68］。

　　
高能量宇宙线入射于地球大气层，造成了一阵持久的空中射丛。

　　宇宙线是遨游于太空的高能量粒子。物理学者曾经测量到能量高达3.0 × 1020 eV的粒子［69］。当这些粒子进入地球的大气层，与大气层的核子发生碰撞时，会创生一射丛的粒子，包括π介子［70］。渺子是一种轻子，是由π介子在高层大气衰变而产生的。在地球表面观测到的宇宙线，超过半数是渺子。半衰期为2.2微秒的渺子会因衰变而产生一个电子或正电子。