2021年12月31日

素粒子の入門書を読んでもワケワカラン そーなんだ

統一理論ってなんだ?  電弱統一というものがある。ワインバーグ・サラム・グラショウらの業績である。弱い相互作用と電磁力が統一されたという。ワケワカラン。

その昔、電気現象と磁気現象は別個のものだと考えられていたのだがマクスウェルにより統一された。マクスウェル電磁気学の方程式を見ればわかる。電場の時間微分が磁場の空間微分と関係し、磁場の時間微分が磁場の空間微分と関係する。なるほど電場と磁場は関連しあっている・・・・という事は納得だ。
だが、弱い力と電磁力は何の関係があるっちゅーのよ。

電磁力 力の到達範囲 ===  ほぼ無限
弱い力 力の到達範囲 ===  原子核内のミクロな領域

電磁力を媒介する光子       ~=~~ 質量が0
弱い力を媒介するWボソン ~=~~ 質量は陽子よりはるかに重い

  こんなに違うのにぃ・・・ それが一つの理論に収まるってーーのかワインバーグさんよおぉ?

そこで「クォーク2」で南部陽一郎が電弱理論をどのように紹介しているか注目して読む次第である。この手の入門書は実は難しい。もともと難しい内容なので凡人にわかりやすく説明するってのは不可能である。なので例え話とか さわりだけでも とかになる。
ヒントは次である・・・・らしい。

弱い力も電磁力もクォークとレプトンの両方に作用する。(強い力はクォークの色のみに作用する。)  電磁力と弱い力がまったく違うように見えるのは光子とWボソンの質量の違いに依るものではあるまいか。

うむうむ。そうかも知れないなあ・・・と読み進めるとSU(2)✕U(1)のゲージ理論なるものが登場するのである。もはや呪文である(笑)
ただ、電弱理論はグラショウが61年頃に思いついており、それをワインバーグ、サラムは独立に発展させたものである。彼らは3人でノーベル賞を1979年に受賞しているのだが「クォークはチャーミング」というグラショウの自伝を読むとノーベル賞は賞金が3分割されるので、グラショウは単独受賞できなかった事を悔やんでいた・・・半分は読者受け狙ったんだろな。

さらに弱い相互作用は繰り込み可能であると分かるまでは注目されなかった。オランダのト・フーフトが1972年にこれを証明して風向きが変わったのである。それまで u d s の3個のクォークだったがJ/Ψ粒子の発見があり、それはcクォークの発見でもある。グラショウらが早くからcクォークの予測をしていた。さして、K中間子の崩壊の研究からCP対称性が破れていることを発見され、CP対称性が敗れるのはクォークが3世代6種類必要だとの小林・益川理論が続く、vクォークの発見が続き、1980年頃には素粒子の標準模型が完成するのであった。

  このような流れは知るのだが、では電弱統一理論っていったい統一ってどういうことなの? ってあたりはワタクシは理解出来ていない。
弱い力も電磁力もクォークとレプトンの両方に作用する・・・・それ言ったら重力もクォークとレプトンの両方に作用するで・・・・・ どないすんの、これ。
いや、重力は弱い力・電磁力に比べると何桁も弱いので無視だ。あ、そう。

Wボソンの質量を0にしたら力の到達距離は無限大になるで・・・・ なんて言っても実際は陽子よりはるかに重い。なんででっか。。。
いや、ある時期はWボソンの質量は0であって、光子と同じく光速で飛び交っていたのだよってか・・・・ そこらになるとワタクシは妄想の世界になってしまうのである。

かくして素粒子論的宇宙論が入り込んでくるのであった。ここらもなあ、入門書読むと壮大なほら話のように感じるし(悪い意味ではなく)、物理学者の発想は楽しいな・・・と思う次第である。

ブラックホールは想像上の天体、理論的にはありうるが現実の宇宙にはないであろうとアインシュタインは考えたらしいが、今はありふれてしまった。天の川銀河の中心には太陽質量の300万倍もの巨大質量ブラックホールがあるってサー。発見者は1,2年前にノーベル賞受賞したなあ。
で、結局、統一理論ってなにさ?  何を持って統一というの?  昔の昔は自然界の4つの力は一つだったというのが大統一理論らしいが・。・・・・
実際、4つあるんだし、それでいいんではね?  ビッグバンの瞬間には一つの力だったんだ・・・という理論ができると何が嬉しいわけ?  そんな感じでして。

しかし、素粒子論は宇宙の起点を研究する分野になっているんだね。。。という事は勘づいてるい。気がする。たぶん。 考えるとドンづまるので考えないようにしよう。入門書をよんで感じるんだ(笑) 考えるんじゃない、感じるんだ、それがフォースじゃああぁぁ で? 

posted by toinohni at 08:58| 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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