Si los quarks no se pueden aislar en primer lugar, ¿cómo quedaron confinados en el universo primitivo?

Los quarks y gluones se modelan con cromodinámica cuántica. La fuerza electromagnética se fortalece para energías altas, la fuerza fuerte (QCD) y la fuerza débil se debilitan, lo que se denomina libertad asintótica.

En física de partículas, la libertad asintótica es una propiedad de algunas teorías de calibre que hace que las interacciones entre partículas se vuelvan asintóticamente más débiles a medida que aumenta la escala de energía y disminuye la escala de longitud correspondiente.

Esto se puede ver cualitativamente en esta trama:

Esto muestra 1/fuerza de las tres interacciones, la fuerza está inversamente conectada con la constante de acoplamiento en los cálculos usando la teoría de la perturbación. Lo electromagnético se fortalece con la energía, lo débil y lo fuerte se debilitan. Este cambio en las constantes de acoplamiento se ha medido en experimentos LEP, para los débiles y electromagnéticos.

El cruce de lo débil y lo electromagnético dio lugar a la teoría electrodébil, con el higgs, donde para altas energías son una sola fuerza, y luego la ruptura de la simetría hace que las dos fuerzas separadas que medimos sean las energías que tenemos en el laboratorio.

La casi superposición de la constante de acoplamiento de ejecución QCD con las otras dos dio lugar a un modelo de unificación de las tres fuerzas a muy alta energía, haciendo que una sola fuerza describa todas las interacciones de partículas. Estas son las energías del quark, gluón, electrón, etc. (muchas, etc. desde que entra la supersimetría ) plasma de la cosmología y, por supuesto, depende del modelo.

Esta es una descripción muy esquemática de los modelos utilizados en física de partículas para interacciones de muy alta energía. Uno debe entrar en las matemáticas de los modelos para un estudio serio.

Si los quarks no se pueden aislar

esto debe calificarse con "a las energías disponibles en nuestros laboratorios"

¿Qué significa decir que quedaron confinados en la era de los hadrones?

En modelos cosmológicos como el del big bang, toda la energía del universo se concentra en un "volumen" muy pequeño, donde al principio no existen partículas del modelo estándar, y conforme avanza el tiempo existen asintóticamente libres, en una sopa.

A medida que pasa el tiempo, el universo se enfría y se alcanza la era de los hadrones, donde en 0,01 segundos se han formado protones, y los quarks y los gluones tienen que estar confinados dentro de los hadrones.

Antes de que los quarks fueran "confinados", eran libres en el sentido de que cada uno podía estar esencialmente en cualquier lugar. En algún momento, las cosas se enfriaron lo suficiente como para que cada quark se asentara en un estado ligado, por ejemplo, como parte de un protón. A alta temperatura, hay tanta energía compartida entre las partículas que no es probable que se produzcan estados ligados. Por debajo de cierta temperatura crítica, los estados ligados son repentinamente mucho más probables. Este es un cambio de fase similar a la congelación.