Población de Partículas Elementales

Cuando la temperatura está muy por encima de la temperatura umbral definida por

entonces, las partículas se pueden tratar estadísticamente. La k aquí es la constante de Boltzmann, y esta definición de la temperatura umbral implica establecer la energía térmica media igual a la energía de la masa en reposo. Cuando la temperatura es mucho mayor que la temperatura umbral, entonces se puede suponer que los pares partícula-antipartícula, pueden ser libremente creados a partir de la energía térmica, y por lo tanto existirán en equilibrio térmico con su entorno. La contribución de un tipo dado de partícula, será entonces proporcional a la "número efectivo de especies" de esa partícula.

El número efectivo de especies es el producto de tres factores:

1. 2 si la partícula tiene una antipartícula distinta, 1 si no.
2. El número de orientaciones posibles del espín de las partículas.
3. 7/8 si la partícula debe obedecer al principio de exclusión de Pauli, 1 en caso contrario.

El número efectivo de especies es importante para el cálculo de la energía, cuando una colección de partículas está a una temperatura suficientemente alta, de manera que pueda considerarse que actúa como radiación. Bajo esa condición, como en la modelización de los procesos iniciales del big bang, se puede usar la ley de Stefan Boltzmann para calcular la energía asociada a las partículas.