2016年5月22日

素粒子

ディラック方程式(ポール・ディラック)

・シュレディンガーの波動方程式で電子のエネルギーなどを計算できる
・電子は回転する
・物理法則は数学的に美しくなければならない by ディラック
・対称性:回転対称性、並進対称性、ローレンツ対称性(時間=空間・本質が同じ)
・波動方程式にはローレンツ対称性がない
・ディラック方程式では電子のスピンと磁力が説明できる。クォーク、ニュートリノも説明できる。

電磁気力
・ゲージ対称性も含む4つの対称性をもつ
・力を伝達する粒子
・オッペンハイマー
・朝永振一郎:量子場の理論(無限大を取り除く)、ファインマン、シュウィンガー
・電磁気力の数式

強い核力と弱い核力(チェンニン・ヤン)
・ゲージ対称性を発展させる
・非可換ゲージ対称性(ヤン)
・光子の質量は0というのは知られていた
・ヤンの方程式ではすべての素粒子の質量が0になる
   力を伝える粒子、クォーク、電子、ニュートリノなど

自発的対称性の破れ(南部陽一郎)
・質量0になる矛盾を解決する現象
・強い核力からクォークの重さが生まれる

ヒッグス粒子

・強い核力からクォークの重さが生まれる
・質量を与える粒子を理論に組み込む
  真空を埋め尽くし宇宙にひろがっている(ヒッグス場)
・ワインバーグ
・電子がヒッグス場を運動するとヒッグス粒子に阻まれることで質量が生れる
・2012年CERNでそれらしいボゾン

ニュートリノ振動(梶田隆章)
・ニュートリノに質量があることを示した

<ニュートリノ>
・ビッグバンで生まれ、今でも太陽や超新星爆発で大量生成されて、光に近い速度で動いている
・宇宙のどんな場所でも、ニュートリノ300個/cm3が含まれている
・電気的に中性、他の物質とはほとんど反応しない
・小さいため原子の間を通り抜ける。地球を突き抜ける。
・カミオカンデ(超純水をニュートリノが通過、まれに水の原子核に衝突し、チェレンコフ光を放つ。高感度のセンサーである光電子増倍管で計測)
・ニュートリノの種類、飛んで来た方向がわかる
   電子ニュートリノ、μニュートリノ、τニュートリノ
・宇宙線が大気の原子核に衝突すると、ニュートリノがつくられる
・カミオカンデの観測では地球の裏側からくるμニュートリノが非常に少ない

<ニュートリノ振動>
・ニュートリノのタイプが変わる
・μ→τ→μ
・ニュートリノは3つの波でできている 。合成波の振幅の大小によって性質が決まる。
・振動=うねり

<ニュートリノの質量>
・質量によって波長が異なる
・質量が0ならば同じ波長になり、合成されても振動がおこらない
・1998年に発表
・標準理論ではニュートリノの質量は0