2020年03月04日

素粒子の統一理論に向かって  西島和彦・岩波書店 1995

   本棚にあったので再読。買ったのは2000年頃か、忘れとるわん。

陽子、中性子はuクォーク、dクォークで構成される。以下、u,d と書く。
陽子 p = u u d , 中性子 n = u d d. だっけな。
すると陽子の質量は2個のu, 1個のd の質量を足せばよい・・・・と単純に考えた。ところが足すと陽子の質量の1%ぐらいにしかならんのだった。中性子もしかり。

そうであればクォークの質量の求め方に問題があるのではないか?  と思った。

ここらが素粒子に対する興味の取っ掛かりであった(あくまでも個人の・・・)

というわけで上の本をざっと読んだのだが質量に関しての説明はほとんどなかった。素粒子の分類に関する話題ばかりであった気がする次第である。

拙者が考えたのは陽子の質量は u u dをくっつけるグルーオンとの結合エネルギーが質量に転嫁しているという妄想である。どーよ。知らんわい。

というわけでこの本にはワガハイが期待する回答はない。そこで検索したら次のみつけた。
なあぁにいぃ・・・見つけちまったな!

https://www.jps.or.jp/books/gakkaishi/2016/12/71-12_70fushigi49.pdf
「陽子はアップクォーク(u)2個とダウンクォーク(d)1個で構成される」と教科書にはある.陽子や中性子が約1/3の質量(約300 MeV/c2)をもつクォークから構成されるとする構成子クォーク模型は,中間子を含む多くの粒子,ハドロンの成り立ちを「上手に」説明する.クォーク模型は一部を除く広範囲のハドロンの質量や量子数をよく再現する.一方,高エネルギー電子散乱実験から決まる「裸の」u,dクォークの質量は,たかだか5 MeV/c2である.このu,dクォークの質量は,ヒッグス機構によって与えられる質量に相当するが,uudを合計しても陽子質量の1%程度にしかならない.このことは,陽子が単純にuudの3つのクォークから構成されるとする説明とは矛盾する.同じく,陽子のスピンは1/2だが,これに対するクォークからの寄与はたかだか30%ほどにすぎないことが知られている.最近の研究により,陽子のスピンはクォークだけでなく,クォークを結びつける糊であるグルーオン,そしてそれらの軌道角運動量の寄与などを,包括的に考慮しなくてはならないことがわかってきている.陽子を含むハドロンは,クォークやグルーオンを自由度とする極めて強く相互作用する複雑な多体束縛系として,量子色力学に基づいた解明が待たれている
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   ね、uやらdやらが陽子質量の1/3である・・・・ それに対して裸のu,dの質量はずいぶんと小さい。つまり、裸のuが陽子質量の1/3の質量を持つためには仕掛けというか仕組みというか、そういうものが必要なのだ。
そうすると、陽子の質量は・・・一般化してハドロンの質量はどのようにして生み出されるのか・・・・。うーーむ。オレにとっては高望みの疑問が出てきたぞ。
裸のuが厚着して、いや鎧をまとって陽子の質量の1/3になるのである・・・その鎧とはなんぞや・・・・ ここでは、鎧を脱いでもいいんだな、と安心感が・・・こらこら。

こういうのも見つけた なあぁにいぃ・・・見つけちまったな!
https://www2.kek.jp/ja/newskek/2006/marapr/supercomputer.html

その質量は陽子と中性子の質量から来ているわけです。では、さらに中をのぞいてみるとどうなっているでしょうか。陽子や中性子はクォークと呼ばれる素粒子からできています(図1)。それぞれアップ(u)とダウン(d)という名前のクォークが uud と udd という組み合わせでくっついたものが陽子と中性子です。これらのクォークの質量は、実は3つのクォークの分を足し合わせても陽子や中性子の質量のおよそ2%にしかなりません。残りの98%は、クォーク同士をくっつけるダイナミクスを通じて作られているのです。
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   なるほどね。陽子の質量をクォークで説明するって無理なんかね。グルーオンも出てきそうだぞ。
そのサイトの下の方のスパコンでなにかやってるところは、ちょ~むずいのでパス。

さらに見つけたぞ なあぁにいぃ・・・見つけちまったな!
https://www2.kek.jp/ja/newskek/2003/sepoct/hadron.html

 image

  こういう図があると ホッとするワタクシ。実際はそういうものではないとしても。
これ、左のハドロンが仮に陽子だとすると直径は10のマイナス15乗という大きさでんねん。
しかしクォークを点粒子と考えると点粒子から見ればおそろしくだだっ広い空間になりそうだな。この中でグルーオンやらボソンやらも活動しているわけか。
ほんまかいな

電子は素粒子の一つであるが単独で検出できるし質量・電荷だけでなく波の性質も持つことが実験で検証されている。するとクォークやグルーオンも粒子かつ波という性質を持つのか・・・・つーか、クォークは単体で検出されないので波なのか点粒子なのか、両方なのか、どっちやねんと言っても意味はないのかもなあ。
クォークは、フレーバー、質量、電荷、スピン、カラー荷 といった属性が与えられている。単体で検出されるものではないのに属性が大杉!!   大杉は昔、ヤクルト。お過ぎは・・・知らん。

で、クォークの質量に規則性があったんだっけな。なかった気がする。が、質量に関しては記事が少ない気がする。上の本でもほとんど出てこなかったし。

さて、ワケワカメなので さいなら~

posted by toinohni at 11:34| 東京 ☁| Comment(0) | 物理科学雑学 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
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