素粒子の入門書を見ると粒子の分類方法とか、対称性とか・・・そういうのがでてくるが、ワシはその前からワケワカメなのである。とりあえず、考えたこと、想像した事、妄想した事を書く。
陽子を高エネルギー状態にして試料にぶつける。すると、いろんな粒子が飛び出して来る。
1950年代に加速器が稼働を始め、年々の性能向上で新粒子の発見が相次ぎ、数百もの新粒子が発見されたのだった。
ここではハドロンだけに注目する。ハドロンはバリオンとメソンに分類される。バリオンは代表が陽子、中性子である。そして陽子、中性子はバリオンの中で一番軽い。メソンは中間子であり、バリオンより軽い・・が電子よりは重い。
さてと、原子核は陽子と中性子で構成される。高校物理ではそうだ。だが、陽子や中性子の結びつきを説明するためには中間子が必要であった。湯川が1935年に発表した。すると原子核内では陽子と中性子だけでなく中間子もいることになる。ただ、中間子は安定して存在するものではない。チカラを媒介する中間子は絶えず、生まれ、消え、を繰り返している。
ワテの妄想が始まる。核子同士の結合エネルギーを超えるエネルギーを持った陽子、加速器で遠藤エネルギーを与えられているから、そういうのが試料の原子核にぶつかる。原子核はバラける、壊れる、イッテーーーじゃんか、と怒る。
問題はここだ。ここで陽子や中性子はエネルギーを得る。励起状態になる、ともいう。すなわち、陽子だけれども励起されて高エネルギー状態になる。それがバリオンとして観測される。
つまり、励起状態である。励起状態は不安定である。安定な状態・・・つまり陽子・・・に戻る。途中で他の粒子に崩壊するが、最後は陽子に戻る。
中性子も励起状態ではバリオンとして観測される・・不安定なので他の粒子に崩壊し、最後は中中性子に戻る。
つまり、加速を利用した衝突状態でバリオンが観測されるのだが、それは陽子や中性子が励起された状態なのである。そして、励起状態は不安定なのですぐに崩壊して元に戻る。
ここで思い出すのは水素原子である。ボーアが1913年に ひねり出した理論では、基底状態の電子は外部から一定以上のエネルギーを与えると より高いエネルギーの軌道にジャンプする。そこから基底状態に落ちるとエネルギー差に対応した光子を放出する。励起状態は安定ではない。安定な状態とは、一番エネルギへーが低い状態だ。
そして、気づく。基底状態の水素原子と励起された水素原子はエネルギーが違う。だが、われわれは、いずれも水素原子であるとして扱う。
ここが、衝突実験での励起状態の捉え方と違うのである。
高エネルギー陽子をぶつけられて原子核内の陽子が励起状態になったとする。それがバリオンとして観測されると考えたのだが、それって陽子じゃん・・・・とはならないのか。
ならないみたいだ。
バリオンは陽子より重い。それは励起されて高エネルギー状態になっているので、エネルギーが質量に寄与するところがあるから陽子の質量よりは重くなる。
バリオンの中で一番軽いのが陽子、中性子であるというのはそういう事だ。励起されるとレイキエネルギーが質量に寄与するので質量が増えて見える。
では、水素原子は基底状態の質量と励起状態の質量で違いはどのぐらいか・・・ ないだろな。そのエネルギーでは質量に寄与しないだろ・・としておく。
つまり、陽子や中性子が励起された状態・・・・それがバリオンである。と考えた。なので戻るのだよ、陽子や中性子に。
では、メソンはどうだ。元々、原子核内には中間子がある。生まれては消え、消えては生まれの繰り返しだが。湯川は中間子は一種類だと考えたが50年代に中間子は何十・何百と発見されたのだった。そうであれば、衝突実験の際に原子核がパッカーーンと壊れて中間子が飛び出すってのもあり得るではないか。という気がしてきた。
以上が朕の妄想である。バリオンは陽子・中性子が励起され高エネルギー状態になった時にバリオンとして観測されるのだ。質量は当然、エネルギー相当分は増える。なのでバリオンの中で一番軽いのは陽子、中性子であることの説明が就く。自分自身ではこれに納得している。
メソンは元々 原子核内に種としてあったのがでてきたのだ、と考える。
このように一応の理由付けを麻呂はやってみたのである。何もわからん、何がわからんかもわからん・・・というワケワカメな状況から一歩 出たと思う。
で、「現代物理学の基礎」好学社 を読み返す。するとね、あらら、そうなんですか、といろいろと分かる部分が出てくる。
陽子や中性子が励起された状態・・・・・というものは別の表現になる。共鳴という言葉が出てきた。この共鳴状態がバリオンとして観測されるようだ。
というわけでも、本はじっくりと丁寧に読むと、だいぶいろんなことを書いてあるんだよよーーーん!!
入門書だってバカにできないんだよよおおーーーん。
