9/2放送
NHK Eテレ サイエンスZERO
ヒッグス粒子! 素粒子の不思議ワールドへの招待 より
だいぶ日にちがたってしまったが。
番組を見ながら書いたメモと補足。
よくわからんままです。
とりあえず残しておこう。というか、ここから後ほどもっと分かりやすくまとめよう。
もちろん、大まかなイメージだけですけど。
ヒッグス粒子とは
としか書いてなかったけど、この説明を期待したのでしょう。
今の私の結論
ヒッグス粒子は、素粒子に質量を与えるもの。
ヒッグス場の中で質量を持たず自由に動き回っていた素粒子に、ヒッグス粒子が現れて邪魔をする、つまり動きにくくする、つまり質量を持つようになる。
ということでしょう。
参照：ヒッグス粒子 - Wikipedia より抜粋
ヒッグス機構では、宇宙の初期の状態においてはすべての素粒子は自由に動きまわることができ、質量を持たなかったが、低温状態となるにつれ、ヒッグス場に自発的対称性の破れが生じ、宇宙全体に真空期待値が生じた（真空に相転移が起きた）と考える。これによって、他のほとんどの素粒子がそれに当たって抵抗を受けることになった。これが素粒子の動きにくさ、すなわち質量となる。質量の大きさとは、真空期待値が生じたヒッグス場と物質との相互作用の強さであり、ヒッグス場というプールの中に物質が沈んでいるから質量を獲得できると見なすのである。光子はヒッグス場からの抵抗を受けないため相転移後の宇宙でも自由に動きまわることができ質量がゼロであると考える。
素粒子とは
原子は、直径14万分の1mm
原子核は素粒子
参照：素粒子 - Wikipedia より抜粋
物理学において素粒子（そりゅうし, elementary particle）とは、物質を構成する最小の単位のことである。基本粒子とほぼ同義語である。
概要
標準理論による素粒子の相互作用の説明
素粒子は大きく2種類に分類され、物質を構成する粒子をフェルミ粒子、力を媒介する粒子をボース粒子と呼ぶ。物質を構成するフェルミ粒子は更に、クォークとレプトンに分類される。クォークやレプトンの大きさはわかっていないが、仮に有限の大きさがあるとしても陽子や、それより小さいスケールである「弱い相互作用」のスケールにおいても点とみなすことができることから標準模型では点粒子として扱われる。 素粒子間の相互作用を伝え運ぶゲージ粒子のうち、重力を媒介するとされる重力子は未発見である。
最小の単位であるということは、それより小さな存在がないということであり、従って内部構造を持たず空間的な大きさを持たない、または空間・長さ自体が最小単位の大きさ（空間最小単位の候補の例としてはプランク長等）とされるのだが、超弦理論においては全ての素粒子は有限な大きさを持つひもの振動状態であるとされる。素粒子に内部構造が存在することが発見されれば、その内部構造を構成するもののほうが素粒子と呼ばれ、ボース粒子やフェルミ粒子は素粒子と呼ばれなくなる。
たくさんの粒子が、実は自然界にそのまま安定的に存在しているわけではないので、宇宙線の観測や加速器による生成反応により発見・研究された。素粒子の様々な性質を実験で調べ、それを理論的に体系化していくこと、及び理論的に予言される素粒子を実験で探索していくことが、素粒子物理学の研究目的である。
＃標準理論＝標準模型、フェルミ粒子＝フェルミオン、ボース粒子＝ボソン
1964年、マレー･ゲルマンらによって、ストレンジ、アップ、ダウン他全6種類のクォーク予言される
参照：クォーク - Wikipedia より抜粋
クォークは、6種類（フレーバーと呼ばれる）存在し、三つの世代を形成する。すなわち、第一世代のアップ、ダウン、第二世代のチャーム、ストレンジ、および第三世代のトップ、ボトムである[5]。各世代は、電荷が正のものと負のもので対を作っている。クォークの質量は世代が上がるごとに増加する。より重たいクォークは粒子崩壊（高質量状態から低質量状態への変換）の過程を経てすぐにアップおよびダウンクォークに変化する。このようにアップおよびダウンクォークは安定であり、宇宙の中で最も多く存在するクォークである。一方のチャーム、ストレンジ、トップおよびボトムは、宇宙線や粒子加速器の中で起こるような高エネルギー衝突の中でしか生成されない。
クォークは、電荷、色荷、スピンおよび質量などさまざまな固有の性質を持つ。クォークは標準模型において唯一、四つの基本相互作用全ての影響を受ける素粒子のグループである。基本的な相互作用は、基本的な力として知られ、電磁力、重力、強い力および弱い力がある。また、電荷が素電荷の整数倍ではない唯一の知られている粒子である。全てのクォークのフレーバーについて、対応する反粒子が存在する。この反クォークは、クォークのいくつかの性質が大きさは等しいが符号が逆になった値（反数）を持つ。
クォークモデルは、二人の物理学者、マレー・ゲルマンおよびジョージ・ツワイクによって独立に1964年に提唱された[6]。クォークはハドロンを系統立てる枠組みの一部として導入され、SLACにおける深非弾性散乱実験で1968年に物理的な存在の証拠が発見された[7][8]。クォークのフレーバの6つが全て加速器実験により観測されている。最後にトップクォークが1995年にフェルミラボで見つかった[6]。
参照：クォークモデル - Wikipedia
参照：粒子発見の年表 - Wikipedia
注：資料によって微妙に年次が違う
現在17種の素粒子がある。→標準模型。
＃理論→実験で確証→物理学になる
素粒子理論は質量０（ゼロ）でしか成立しない。
ヒッグス粒子の予言
未知の素粒子（ヒッグス粒子）が素粒子に質量を与える。
ヒッグス粒子は粒ではない。
場の概念が必要。
ヒッグス場。
粒子に相互作用を与える。
エネルギーを一点に集中させるとヒッグス場が励起（反応）する。（一時的に）。
この状態がヒッグス粒子。
ここから素粒子が生まれる。
ボトムクォークは10億分の1の確率。
光子（フォトン）は10分の1の確率で見つけやすい。
標準理論では17種類の素粒子がある。
超対称性理論の可能性
時空と量子力学を結びつける。
参照：ヒッグス粒子 - Wikipedia
参照：標準模型 - Wikipedia
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