素 粒子ギジ カ 物理学 ン Ⅳ V 素粒子擬人化表 クオーク レプトン グラヴィトン シ並子 グラヴィトン ) 全員揃った ? ヒックスー 予定調和だわ・ : 、、れで標準模型の 子がそろったねー みんな擬人化 されていいな : その声は・ : グラヴィトン ちゃん・ : ツー Postscript いや グラヴィトン ちゃんは 標準模型に 入ってないし References ・ lhe Review of Partide PhysiG 2012 Particle Data Group 奥付 素粒子ギジンカ物理学Ⅳ 発行日 2013 年 8 年 1 1 日初版 発行ナマハミルト二アン ! http://namahami.web.fc2.com 文・絵朝永はむ スペシャルすず大先生 サンクス http://suzu.babymilk.jp げそ大明神 http://inagotei.web.fc2.com デザイン可 in 大師 https://twitter.com/aj 1 n 印刷 INUUNIQ 様 連絡 tomonaga.ham@gmail.com 禁無断転載・無断複製 初めまして、お久しぶりです朝永はむです。ようやく標準模型の素 粒子の擬人化が出来ました。何年かかっているんだ。最後のテー マは一番知名度が無いであろう弱い相互作用でしたが、皆さんど こまでご存知だったでしようか。この中で一番有名な素粒子は多分 ミューオンちゃんですが、それでも知名度はあるのだろうか・・・あと 個人的にはタウちゃん推しです。本当はグラビトンちゃんも書きた かったのですが、この余白はそれを書くには狭すぎる。というわけ では無く、時間切れで入らなかっただけでした、、、ごめんなさいグ ラビトンちゃん。 素粒子標準模型がひと通り終わりましたので、次回作は何にし ようか考えています。標準模型に入っていない素粒子でやるか、は たまた全然違うものにするか、いろいろ頭のなかで妄想していま す。グラビトン編とかニュートリノ編とかーっの素粒子に絞って超 絶詳しく描いても面白そうですね。ただ次の作品がいつ出るのか は非常に非自明ですが・・・あっ、もしも感想とかございましたらお待 ちしております。今回も超絶なスケジュールでしたが、何とか本が 出来上がったのは様々な方のご協力のおかげです。すごく感謝し ています。足を向けて寝れません ! すずさん、げそ氏、 ajin 氏ありが 朝永はむ 、ちょっ それはさすがに 可愛そうだよ でも大丈夫 読者の方が 生きている あいだに 重力波として 観測される はすだから ちょっ ! メタ発言 禁止 ! namaHamiltonian P 代甎 n い

素 ギ、 粒 子 カ 物 理 学 ン シ Ⅳ 素 ギ、 粒 子 カ 物 学 ン 理 シ Ⅳ でした。この理論を電弱統一理論と呼びます。電弱統一理論はヒッグス粒子による自発的 対称性の破れによって終わりを迎え、電磁相互作用と弱い相互作用に分岐します。またこ の名残として、ウィークポソンは他の素粒子と比べ非常に重い質量を持っことになります。 ちなみに、「電弱統一理論」と「量子色力学、」を組み合わせた理論が「標準模型」です。 標準模型の理論によって予言された素粒子は 2012 年のヒッ グスの発見によって全て揃いました。 大統一理論とさらにその先 電磁相互作用と弱い力と強いカ ( 電弱統一理論と量子色 力学 ) をさらに統一する理論もあります。それが「大統一理論」 です。これは現在世界の多くの科学者によって研究が進んで います。しかし大統一理論は間接的証拠すら全くない現状で あります。さらにこの大統一理論と重力を統一する究極の理 論があります。それが「超ひも理論」です。このように理論 を構築することによって、科学者たちは宇宙のはじまりはどの ようであったかを探ろうとしています。 宇宙のはじまリ 5. 力の統一と大統一理誦 自然界には電磁相互作用、弱い相互作用、強い相互作用そして重力の 4 つの基本的な 力がありました。この 4 つの力は実は宇宙が始まった時は一つのさらに基本的な力に統一 されており、その力が時間とともに 4 つの力に分岐していく、と現在では考えられております。 事実、自然界では電磁相互作用と弱い相互作用は「電弱統一理論」というーっの力に統 一されており、統一的に理解することに成功しています。 電弱統一理論 遠い昔、時間で言えば宇宙が出来てから IO-IO 秒以前、現在とは異なり電磁相互作用と 弱い相互作用は統一されており、光子と Z ポソンは全く同じ素粒子で見分けが付きません 現在は 4 つのカ 126Ge 自発対称性 0 破 0 亀弱統一理論 票準模型 - 子力学 光子 91 GeV 80GeV 0 い相互作用 グルーオン グラヴィトン 丿 一般相対理を 4 グラヴィトンは未発見粒子 ・・・自発的対称性の破れに関しては素粒子ギジンカ物理学Ⅲ参照 ・・・量子色力学に関しては素粒子ギジンカ物理学Ⅱ参照 グルーオン €lementary Particle Peroonified PhY6ic5 namaHamiltonian Pre6ent6

素 粒 ギ、 子 カ 物 学 ン 理 シ Ⅳ ギ、 素 粒 子 カ 物 学 理 ン シ Ⅳ 1.77GeV 4. タウと写真乾板 タウ ( またはタウレプトン、タウオン ) は標準模型の中の素粒子の一つです。電子と同 じレプトン系列であり、その中でも最も重い素粒子です。その重さは、なんと電子の 3500 倍、 ミューオンの 17 倍であり、なんとその重さは水素原子よりも重い ( 水素分子よりかは軽い ) 。 またタウの寿命は短く、わずか 2.9X10-13 秒、つまり 3 秒の 10 兆分の 1 秒で崩壊してし まいます。このようにとても重く、また短い時間しか存在出来ないタウですが、とても重要 な情報を持っている素粒子です。たとえばタウはレプトンの中でで唯一クオークたちで作ら れたハドロンに崩壊することが出来るます。その崩壊を観測することで様々な強い相互作 用で主に記述されている量子色力学の検証を行うことが可能です。このタウの崩壊をもう少 し細かく見てみますと、弱い相互作用によって W ポソンを媒介させてニュートリノとパイオ ンのような様々ハドロンや電子などに崩壊します。 写真乾板によるタウの観測 タウを直接観測することは難しいことです。タウの寿命を考えると、タウが生まれてから 消滅するまでタウが移動する距離は 1 mm 程度です。このタウの 1 mm の軌跡は高度に発 展した原子核乾板 ( エマルション ) を用いると観測することができます。原子核乾板とは 古くから素粒子実験に使われて来た検出器で、写真乾板 ( 写真フィルム ) の一種です。こ の特殊で巨大な写真乾板は現在日本 ( の F フィルム ) でしか作れない技術です。これを用 いた観測が、イタリアで行われている OPERA 実験と呼ばれるニュートリノ振動に関する実 験です。これはスイスのセルンから打ち出されたミューニュートリノビームを、イタリアのグ ランサッソで観測し、そのビームの中にタウニュートリノを観測することでニュートリノ振動 を検証した観測です。 OPERA 実験では以下の図のようにタウを観測しています。 タウの軌跡が直接見える ID 目ロ ュートリノの軌跡は見えない 1 1- タウ -Tau 質量 : 1 .77 GeV 電荷 : -1 スピン : 1 / 2 レプトン 第三世代 birth : 1 975 レプトンの中でも最も重い素粒子。 その重さは水素原子よりも重い。レ プトンはカラー自由度を持っていな し、ので、強い相互作用は基本的には 影響しない。しかし、タウはその重 さのため、ハドロン的な振る舞いを 見せて崩壊したりもする。 趣味はカメラ。彼女のもっているカ メラはなにやらすごいこだわりと技 術が詰まっているらしい。が彼女以 外はあんまり未を持っていない。 原子核卓長 ー・——•—lepton 1 .77COV タウ W ポソンが力を 伝えている点 タウニュートリノヒム 4 806eV ダブリューポソン 4 ダカューポソ ) <16MeV 80C む V €lementary Particle Per50nified 新 95iC5 namaHamiltonian P n い

・ 1 w 6 ・ 1 o Ⅱ 0 E メ ' 素粒子ラン方物理学Ⅳ THE CONTENTS OF THIS BOOK ARE "ELEMENTARY PARTICLE PHYSICS" 十 "PERSONIFICATION". THIS PHYSICS IS, HOWEVER, TRUE. IT'S NONFICTION EXCEPT PERSONIFICATION! Preface 素粒子擬人化シリーズもかれこれ第四弾 ! 今回は弱い相互作用をテーマにしました。 弱い相互作用って言われてもピンとこない方が多いと思いますが、去年発見されたヒッグス粒子と密 接に関係していたり、言わずと知れた大統一理論とも関係していたりと非常に重要な相互作用です ! 今回で標準理論と呼ばれる基本的な素粒子の擬人化が全て完了しました。これで素粒子擬人化シ リーズも一段落です。実に 4 年間かかった・・・かかりすぎですね・・・。 1 巻を読み返してみると、まえがき に全 4 巻の予定って書いてますね。この当時はヒッグス粒子なんてまだ見つかる予兆もなかったのに ーなぜ予言できたし・ それではどうぞー IN 201 3 SUMMER http: 〃 namahami.web.化2.com/