2020年09月06日

素粒子論 入門書ばかりだが なんですとぉ・・・・

素粒子論は場の量子論とゲージ場の理論を基礎理論とする。場の量子論の創業者はパウリ、ハイゼンベルク、ディラックらだが、こいつらは量子力学の構築にも大貢献している。
では、ゲージ場の創業者は誰か?  入門書を見る限りは誰と特定できないのである。素粒子論で量子色力学、QCDという分野がある。クォークは三世代6種類ではなく三世代18種類だ。三世代6種類のクォークはそれぞれが3つに区別できるのである。その量子色力学の創業者は誰か?  入門書を読み限りは誰という特定の物理学者がいないのである。
ゲージ場の理論、量子色力学などは創業者がたくさんいて誰だれがーーーという話にならないようだ。
ゲージ場の話の前に対称性の話が必ずある(入門書ね)。ゲージ場は対称性があるらしい。だが、ゲージ場ってなによ?   砂場とか、遊び場とかの場と同じか?  
重力場、電磁場はゲージ場である。ゲージ対称性がある。電荷の保存はゲージ対称性があるからこそ、なんですよよよよよよんん。って言う。
そして、ゲージ場の量子は・・・電磁場の場合は光子である。重力場の場合は重力子であるが、未発見である。そこらまでだとワイは何の疑問もなく、ああそういうものですのね、と思うわけである。
ところが、素粒子の話になると、なんどすとぉぉぉぉ!!   となる。
グルーオンはゲージ場の量子である・・・らしい。ワイは入門書から得た知識なのでワイが断定的に書いても読者は脳内変換して ・・・であるらしい、と補って読むべしである。
グルーオンはゲージ場の量子である。よってチカラの到達距離は無限大であり、質量はゼロである。。。 なんどすてぉ・・・・。グルーオンってハドロン内部だけにあるのだろ、チカラの到達距離が無限大ってどういうことなん?   ある原子の核内の陽子の中のグルーオンが10kmぐらい離れたところにある原子内の核内のグルーオンまでチカラが届くというのか、ちみぃは!!  何をいうとるんだ、いみちいは・・・ ワシはワケワカメである。
だって、質量がゼロの量子はチカラの到達距離は無限大って書いてあるしい(´・ω・`)

さらに疑問は続く。弱い相互作用で出てくるWボソンはゲージ場の量子であるが質量がデカイ。ゲージ場の量子のくせに質量があるでばらん!!  なんでや。質量はゼロのはずでは? 
こうなると、ワケワカメだ。
測定でWボソンは質量があるのだから初めからWボソンの質量は想定すればいいがなや・・・・と思う。ところが、そうすると繰り込みが不可能になりゲージ対称性が成り立たないというのである。 何をいうとるんだ、ちみぃは・・・ ワケワカメである。
こいつらの考えでは、まずゲージ対称性が成り立つとする。さらに繰り込みが可能である理論でなければならないと制限がつく。
だけどWボソンは質量があるのでして・・・・
というときに、都合のいい考えが出てくる。もともとはWボソンは質量ゼロであり対称性が守られていた。・・・・ ほーーー。 それが破れた。。。 なんで? 
ここらの話になると、まるでつじつま合わせの連続のように感じる。もともとは質量がゼロであり対称性が成り立っている。そこに質量を与える仕組みを考えた。ヒッグス機構である。ヒッグス粒子が出てくる。
まてまて、なんだか都合が良すぎないか・・・ で、10^-18ぐらいの範囲ではWボソンは質量がゼロである。理論通りである。それが10^-15ぐらいの距離では質量を持つ。ヒッグス機構によるのである。
うーーむ。
まあこういう話ばかり聞くとね、都合が良すぎるって感じるわけだ。

とはいうものの、それは入門書であるから専門的な解説はできないというか、しないのであろう。例えば、ゲージ対称性を考慮するとゲージ場の量子は質量がゼロになるのだが、その理由を説明するのはこの本の範囲を超える、と書いている著者もいるのである。

まあ入門書の限界はここらであろう。数式が一行出てくると読者が1万人は減るという話も聞いた気がするからなあ。

とりあえず、この手の入門書を読んで同じことがどの本でも書かれているので次のようなものが物理の法則が持つべき特徴である、と知った・・・・ことにする。
・ローレンツ共変である。ローレンツ不変性が成り立つ。特殊相対論の要請を満たす
(これらは同じ意味である)
・ゲージ不変性がある これがゲージ場の理論という耳慣れない(ボクにとっては)用語なのだ
・繰り込み可能である

ところで重力場はゲージ場であるが、一般相対論は繰り込み可能ではない。量子論と相対論が融合できない原因はここにあると「エレガントな宇宙」でグリーン先生が言うとりました。グリーン先生は「超ひも理論」の専門家である。ひも って女に寄生する例のクズ男な(笑) 違うわい、バカタレ。

とはいうものの、対称性が破れるからこそ、われわれは存在しているのであるよ。磁石の例がよく出てくるけど、磁石は対称性がなくなっているんだよ。対称性があったら磁石にならんのでね。
氷も対称性が失われているから、こそ。
そうなるとゲージ対称性って守られるべきものなのか、破れてもいいんじゃないのか、かえって破れるほうが都合がいいのではないかって ワガハイは妄想するである。
この手の入門書は読んで勉強するためのものではない。読んで想像して妄想して楽しむための本であるぞ。まあワイは学生ではないので期末テストで合格して単位とるぞ・・・という立場でもないし。ドッヒーといるような妄想をしたい!!    

なむぅ・・・・である。

posted by toinohni at 08:16| 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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