50年代に大量に発見された新粒子・ハドロン(バリオンとメソンに分類)をより基本的な粒子の複合体であると捉える。クォークが登場した。その後にクォークは3世代6種類に収まった。80年頃には素粒子の標準模型が出来た。現在では素粒子の標準理論に格上げされている。
ハドロンが大量に発見されたのは加速器が出来て、その性能が上がったからであるが、これは元は大気上空で起きていることを実験室で再現するものである。
大気上空では宇宙線が常に降り注いでいる。ほとんどが高速の陽子である。光速の99.999%ぐらいの陽子が降り注ぎ、空気分子の原子核にぶつかり、その際にいろいろな粒子が生成される。
宇宙線の研究は1920年代に始まり、宇宙線の研究をしていたアンダーソンは31年に陽電子を発見したのであった。陽電子はディラックの相対論的量子力学が予測していたものである。
加速器で検出されたハドロンは寿命が10^-8 から 10^-23 秒と極めて単寿命である(陽子、中性子は除く) その単寿命はハイゼンベルクの不確定性原理が関係している。
ところで衝突でどのようにしてハドロンが生成されるのか? 素粒子の分野では質量とエネルギーが行ったり来たりする。E = mc^2 が出てくる。非常に高いエネルギー状態が不確定性原理で許される時間だけ出てくる・・・・らしい。それはそういうものであるとしても、どうしてクォークの複合体として出てくるのか。つまり一つの物質ではなく内部構造があるハドロンが出てくるのである。これがワタクシは違和感がある。なにかスッキリしない。
エネルギーE = mc^2 のmが内部構造を持つ・・・・というところがワタクシはスッキリしないのである。
だが陽子はクォーク3個、中性子はクォーク3個・・・つまりバリオンはクォーク3個で構成されるとわかった今はちょっと考えたぞ。メソンはクォーク2個だね。うむうむ。
ワタクシは陽子・中性子が加速器の衝突時に励起された状態がハドロンであると考えた。水素原子の励起からの連想だ。
陽子・中性子の内部のu, d クォークが励起された状態がc,s,t,b のクォークである。陽子の3個のクォークが高エネルギーに励起されて別のクォークとなった。その結果、元は陽子・中性子だったが新たなバリオンとして顔を出す。
つまり、クォーク c,s,t,b の種は u, d クォークなのである。励起状態は不安定なので元にもどろうとする。生成されたハドロンは直ぐに崩壊し、別のハドロンに代わり、そりも崩壊し、結局は陽子が残る。
ワタクシは c,s,t,b が u, d を種にして出てきたと想像している。妄想でもある。エネルギーが物質に転化・・・・という場合もバリオンの登場は実は内部のクォークが励起された結果である。
どーや。エネルギーが質量に転化というのはクォークレベルでの話なんでや。
てな感じで想像と妄想を楽しむのが好きである。ところでバリオンは元から3個のクォークなので陽子・中性子から始めてうまくいった感じだがメソンはどうするか。
メソンはクォーク2個だ。。。。。 湯川中間子 π は原子核の中に安定してあるものではない。なので・・・うむむむ。だが衝突の際に中間子がおん出て、その中間子を構成するクォークが励起される。その結果、π とは違うメソンとして観測される。寿命が短いのはバリオンと同様だ。
てな妄想だが、ではu, d クォークが励起された状態が c,s,t,b であるとするならば、励起のエネルギーを上げるともっとたくさんのエネルギー状態があるはずで、つまりクォークは3世代で終わらないはずではないか。どーや。うーーむ。ワタクシは水素原子の励起状態を連想してこれを思いついたのだが、水素原子のエネルギー準位は計算式があるなあ。。。。。
クォークの励起状態でエネルギー順位を求める数式が・・・・・ そんな単純な話ではないのだなあ。。。。。うむむむむむ。
よーし、今日の妄想はここまでだ。次は焼酎飲んでから、だ。 をいをい
