1950年代に加速器が稼働始めると新粒子の発見が相次いだ。それはハドロン(強粒子)と命名されバリオン(重粒子)、メソン(中間子)に分類された。数十も発見されたハドロンは素粒子であるか? いや、素粒子がそんなにあってたまるか?
結局、60年代なかばにクォーク仮説が登場し発展した。ハドロンはクォークというより基本的な粒子の複合体であると理解された。そして陽子、中性子、中間子は内部構造があると分かり素粒子の地位から陥落した。大関陥落みたいだな(笑)
だがハドロンは自然界に安定して存在する粒子ではない(陽子、中性子は除く)。ハドロンの寿命は10^-8 から 10^-23 という超・単寿命である。そしてRangeは10^15ぐらい広い。10^-23のハドロンからは10^-8のハドロンは永久に見えるだろう。
そしてワタクシはハドロンは何の役割があるのか疑問が出た。安定している陽子、中性子が原子核を作る。u,d クォーク、つまり第1世代のクォークだけだ。原子核の周囲に電子がある。レプトンの第一世代が電子だ。つまり、原子は第1世代のクォーク・レプトンで足りるのである。ならば第二世代、第三世代のクォークが作るハドロンは何の役割があるのか。
次の疑問は陽子を加速して資料にぶつける加速器でどのようにしてハドロンが生ずるのか?
衝突で資料の原子核は壊れる。そして陽子・中性子がエネルギーを得る。励起される。励起状態の陽子がハドロンとして間作されるとしよう。それはもはや陽子ではない。素粒子の分野ではエネルギーと質量がいったりきたりする・・・と言われている。特殊相対論の E = mc^2 が登場する。そして量子力学の不確定性原理が働く。ハドロンは不確定性原理で許される時間だけ存在する。うーーむ。そこで考えた。陽子が励起される・・・・というのは陽子内部のクォーク u,u,dが励起されるのだと。励起されたu,u,dはもはや別のクォークである。その結果としてハドロンはクォーク3個 qqq で構成されるのである。というように妄想したのである。それでワタクシは納得できるのである。
不確定性原理で許される時間だけ陽子内のクォークが励起され別のクォークになる。結果として陽子は陽子ではなくハドロンとして観測される。うむむ。なんだか辻褄が会う気がするーううう。
メソンは qq~。クォーク・反クォークの2個で構成される。それも実験前の資料の原子核内では核子を固めるチカラとして中間子の交換という説明がある。中間子は核内に安定して存在するものではないのだが衝突の際に飛び出す。中間子を構成するクォークが励起されて別のクォークになる。それが種々のメソンとして観測されるのである。
という妄想だ。なんだか辻褄が合う気がするーーーううううぅぅぅぅぅぅ。
そして、ハドロンに何の役割があるか? それはね、エネルギーから陽子・中性子を生み出す過程なのだよ。加速器で発生したハドロンは直ぐに崩壊して陽子・中性子が残る。そこだね。
つまり、エネルギーから物質としての陽子・中性子を生み出す過程にハドロンがあるのだ。そんなことしないでエネルギーから一気に陽子・中性子を生み出せばいいではないか・・・と言っても無理である。ものごとには順番があるのだ。
ビッグバン時に素粒子のスープだった・・・というビッグバン理論を連想だ。膨張と共にエネルギーが下がって素粒子はまずハドロンに変わる。素粒子だけの宇宙がハドロンも混じった宇宙になる。その後にハドロンの崩壊で陽子・中性子が残る。かくして陽子・中性子、電子、光子の宇宙になる。そこから陽子が電子を捕獲して水素原子ができる。陽子2個・中性子2個のヘリウム殻ができ、それが電子2個を捕獲してヘリウム原子ができる・・・・という話は周知だ。たぶん。
というわけでハドロンの役割は素粒子たけの宇宙から陽子・中性子の物質宇宙を作る過程としての役割なのである。よってハドロンは自然界には存在しない・・・ いや、加速器と同じ環境であるば極めて単寿命だが姿を見せて消える。残るのは陽子・中性子だ。どーーや。
一応、疑問に対して解答が出た。妄想である。妄想は楽しいなあ。
だって宇宙論とか超紐理論とかの入門書を読むと、宇宙はビッグバンとビッグクランチを繰り返すとか言うのもあるぞ。周期的宇宙論だ。と思っているとビッグバン毎に宇宙は成長するとかいう。初めの方では宇宙に巨大銀河構造が出来ず・・・・何回目かのビッグバンで宇宙の大規模構造が出来たとか。現在は第48回目のビッグバンであるとか・・・・ ビッグバン毎に成長するとかいうから、現在のビッグバンがそのうち収縮に転ずるか不明だと言うとるし。 というような趣旨の本があってな・・・・タイトルは忘れたけど。
量子力学での多世界解釈というのも・・・・妄想としては面白いし楽しいですぜ。ああいうの、物理学者の発想に驚く次第であるぞーーーーうさん。
ワタクシもワタクシの発想を制限する何がしかのものを取っ払ったら 素晴らしい妄想が出る 気がするのである。なんちゅーて。
posted by toinohni at 09:18| 東京 ☁|
Comment(0)
|
物理科学雑学
|
|