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2014年 |
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超対称性理論・・・ 愛称でSUSY |
日経サイエンス/2014 08 特集 素粒子論の危機 崖っぷちの超対称性理論 (J. リッケン・・・米国立フェルミ加速器研究所) (M. シュピロピュリュ・・・カリフォルニア工科大学) 問われる究極理論への道筋 (中島林彦・・・編集部) (浅井祥仁・・・東京大学/協力)
超対称性/supersymmetry(スーパーシンメトリー)/SUSY(スージー) は... ボソン(ボース粒子)と、フェルミオン(フェルミ粒子)の入れ替えに対応する対称性。 この対称性を取り入れた理論は...【超対称性理論】と呼ばれる。
超対称性粒子の1部は...宇宙の暗黒物質/ダークマター候補の1つ。
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7月 29日 |
《最新/素粒子物理学》・・・(40) CERNのLHC/第1期実験では…ナチュラルSUSYの超対称性粒子/“スフェル ミオン”の質量領域は…探索が空振りに終わった。 2015年に始まる第2期実験では…別の質量領域/暗黒物質候補の“ボシーノ”が ターゲットらしい。
《最新/素粒子物理学》・・・(41) “スフェルミオン”のグループと“ボシーノ”の2つのグループを合わせて、超対称性 粒子と総称される。 超対称性粒子は1個も見つかっていないわけだが…時間特性が逆になっている素 粒子セットは実在する。粒子と反粒子のペアだ。
《最新/素粒子物理学》・・・(42) 電子の反粒子である陽電子は…電子が未来から過去へ逆行している状態という。 日常世界では時間は常に順行だが、極微の世界では違う。相対性理論では、時間 と空間は一体的な時空として捉えられ、時間軸を逆行する場合も頻繁にある。
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7月 30日 |
《最新/素粒子物理学》・・・(43) 私達自身は時間を順行する存在であり…時間を逆行する素粒子を直接認識できず、 電荷の逆転した反粒子が順行する姿として見えると言う。 電子と陽電子など…粒子と反粒子が出会えば消滅反応(/対消滅・・・対生成とは逆の現象) が起こり、純粋なエネルギーに変わる。 (/・・・対消滅が起こすと、質量が100%エネルギーに変換される。変換効率のよい核融合でさえ、質量のうち1000 分の1程度をエネルギーに変換するだけである。質量とエネルギーは等価であり、E=mc2 の等式で表される。ただ、 実際はエネルギーと一緒に生成される別の物質がエネルギーをいくらか持って行ってしまうので、E=mc2 の式で示 されるより、僅かに少なくなるようだ...)
《最新/素粒子物理学》・・・(44) 反粒子は…物質を形成する電子などスピン1/2のフェルミ粒子だけでなく…力を媒 介するスピン1のボース粒子にもある。“弱い力”を媒介する正電荷のW粒子(W+)と 負電荷のW粒子(W-)だ。質量0電荷0の光子は、粒子と反粒子が同一と言う。
《最新/素粒子物理学》・・・(45) 粒子と反粒子は、宇宙誕生直後に等量が生まれた。しかし“PC対称性の破れ”で偏 りが生じた。このため対消滅が完了せず、宇宙に物質が生まれたようだ。 CERN(欧州原子核研究機構)では…陽電子と反クォークから反水素原子など(/反物質)を創 出…性質を調べている。
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7月 31日 |
《最新/素粒子物理学》・・・(46) SUSYを理解する上で重要なのがスピン。素粒子はスピンという物理量によっても 分けられる。物質を構成するフェルミ粒子(電子、クォーク)はスピン1/2。力を媒介する ボース粒子(光子、W粒子)はスピン1。質量を与えるヒッグス粒子はスピン0。重力子は 未発見だが理論予測でスピン2。
《最新/素粒子物理学》・・・(47) スピン1/2のフェルミ粒子の集まり…つまり、物質がバラバラにならないのは、スピ ン0のヒッグス粒子で質量が与えられ、スピン1のボース粒子で力学が構成され…さ らにスピン2の、未発見の重力子の影響下にあるからだ。
《最新/素粒子物理学》・・・(48) 素粒子のスピンは、1種の自転だが…我々が普通にイメージする粒子とは、2つの 点で大きく異なる。 1つは…素粒子は粒子と波の両方の性質を持つ。そのため、素粒子の振る舞いは ニュートン力学ではなく、量子力学で表現される事。
《最新/素粒子物理学》・・・(49) 2つ目は…素粒子は一般に超高速/最高は光速で運動していて…相対性理論を 適用する必要がある事。 仲の悪い夫婦の様な…量子力学と相対性理論が…素粒子の記述には必要。相性 が悪いが、離婚もできない。すでに子供も大勢いる。
《最新/素粒子物理学》・・・(50) 量子力学では、当初はシュレーディンガー方程式であり、静止エネルギーは考慮さ れていない。 そこに、静止エネルギーの項を追加したのがディラック方程式だ。これを解くと、4つ の異なる状態がワンセットである、と分かったと言う。
《最新/素粒子物理学》・・・(51) 4状態のうち2つは粒子、2つは反粒子のもので…粒子と反粒子のそれぞれ2状態 は、スピン符号の正負の状態に対応する。 反粒子の存在は、ディラック方程式の解として理論的に予測され、後に実際に見つ かっている。
《最新/素粒子物理学》・・・(52) スピンも…実験では知られていたが、ディラック方程式の解として、理論上の根拠 が与えられた。 つまり…粒子・反粒子ペアとスピンは…素粒子が粒子と波の性質を併せ持ち、時空 が一体と方程式に書き下ろせば、自然に出て来る。
《最新/素粒子物理学》・・・(53) では、SUSYが予言する… フェルミ粒子・ボース粒子のペアも…ディラック方程式から導き出せるかと言うと、そ うはならない様だ。 ディラック方程式が組み込んでいるのは、平坦時空での等速直線運動の特殊相対 性理論だからだ。
《最新/素粒子物理学》・・・(54) 素粒子に力が作用し、加速度運動している状態を厳密に考えるには…歪んだ時空 を扱う一般相対性理論が必要になる。しかしここで、量子力学と一般相対性理論の 相性の悪さが出て来る。1世紀という長すぎた春を経ても、統合は不調だ。
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8月 1日 |
《最新/素粒子物理学》・・・(55) スピンをもう少し詳しく見る… 光子は電磁波の側面(/波と粒子2面性)が持つが…電磁波は進行方向に垂直な面内で 回転していて…時間的に追って行くと、振動面は螺旋を描くと言う。円偏光と呼ばれ るものだ。これが光子の自転/スピンと理解される。
《最新/素粒子物理学》・・・(56) 電荷を持つ電子の方は…ミクロの棒磁石の様で磁気モーメントを持つ。磁気モーメン トは、電荷を帯びた球が自転していれは、自然に発生する物理量だ。 スピンとは…こうした素粒子の自転で生み出される、自転角運動量の様なものだ。
《最新/素粒子物理学》・・・(57) スピンは…進行方向での自転方向の違いによって、正負の符号が付く。ネジ釘を締 める右巻が正…抜く左巻きが負のスピン。 電磁力を媒介するボース粒子の光子は…正のスピン1。物質を構成するフェルミ粒 子の電子は…正の1/2です。
《最新/素粒子物理学》・・・(58) スピンの不思議な所は… 自転角運動量ならば、素粒子の質量や運動によって変化してもいい所だが、ボース 粒子(/光子、W粒子、Z粒子、グルーオンなど)はスピン1、フェルミ粒子(レプトンの・・・電子、ミュー粒子、 タウ粒子などと、クォークのグループも)はスピン1/2、ヒッグス粒子はスピン0、重力子はスピ ン2。この縛りが…宇宙の秩序かな?
《最新/素粒子物理学》・・・(59) 無論…スピンを自転角運動量と見るのは便宜上のこと… 素粒子は、大きさを持たない点だ。電子が…ミクロの棒磁石が回転していて磁気モ ーメントを持つというのは矛盾であり、光速をはるかに超えなければ、その物理量も 得られない。
《最新/素粒子物理学》・・・(60) そもそも、点であれば角運動量は生じない。光子の、質量0というのも問題だ。 しかし…光子の円偏光や、電子の磁気モーメントは、自転をイメージさせる。磁場中 の電子も、自転しているコマの歳差運動(さいさうんどう)とそっくりの動きをする様だ。
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8月 2日 |
《最新/素粒子物理学》・・・(61) 改めて、素粒子を考えると… 粒子性と波動性であり…波は場の揺らぎと言う。光子は電磁場、電子は電子場、 ヒッグス粒子はヒッグス場、重力子は重力場の揺らぎ。その場の揺らぎが空間を伝 わる状況を、素粒子が飛んでいると見る。
《最新/素粒子物理学》・・・(62) さて、そうだとすると… スピンは場に備わった、固有の空間的な特性/渦の様なパターンというコトなのか? 光子では円偏光、電子では磁気モーメント…ヒッグス粒子も重力子も、それぞれの 特性が顕在化すると考えるワケか…?
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8月 5日 |
《最新/素粒子物理学》・・・(63) スピンの自転を体験するために、回転椅子に座っていると考える。 ボース粒子のスピン1は…360度回転すると同じ風景が来る。フェルミ粒子のスピ ン1/2では…2倍の720回転で同じ風景に戻るが、360度分は見えない時空…
《最新/素粒子物理学》・・・(64) この見えない時空の考察に、メビウスの輪が使われる。 紙テープに直線を引き、一捻(ひとひね)りして止める。捻らなければ普通の360度。 捻ったメビウスの輪では、裏側をもう360度行き元の出発点の直線に戻る。これ が…スピン1/2の自転…
《最新/素粒子物理学》・・・(65) 裏側の360度は分かるが、これが物理的世界とどう繋がるかは不明という。素粒 子論では、この奇妙な時空認識を持つフェルミ粒子を説明するために、4次元時空 のほかに、第2の4次元時空を加えた、<超空間>を設定している。
《最新/素粒子物理学》・・・(66) 第2の4次元時空を構成する4つの次元を…フェルミオン次元といい:…物理的には それぞれ、“長さの1/2乗の次元”を持つ。 このフェルミオン次元の値は…実数ではなく、グラスマン数という特殊な数で表され る。
《最新/素粒子物理学》・・・(67) さて<超空間>を考えた場合… 実空間の1点に存在する素粒子は…グラスマン空間の座標が、0ではない状態と 0の状態があり…そこで自転している状態になる。前者をスピン1/2のフェルミ粒 子、後者をスピン1のボース粒子とみる…
《最新/素粒子物理学》・・・(68) すると… フェルミ粒子は空間の1点に1個しか存在できないのに対し…ボース粒子は1点に 何十個も存在可能なことが、うまく説明できる。 電子(/核外電子のように、指定席が決まっている)と光子(/ボース・アインシュタイン凝縮のように、多数の ボース粒子が一つの量子状態を占めることができる)の関係の様に…両者が同じ空間を共有する 密接な関係にあることも、理解できる…。
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8月 7日 |
《最新/素粒子物理学》・・・(69) 実空間で角運動量保存則が成立するということは…<超空間>でも成立する可能 性がある。 例えば、原子核を周回する核外電子の角運動量の総量は、軌道角運動量(/実時空 の格運動量)にスピン(/フェルミオン次元が絡む格運動量)を合算したもので、一般には保存量と して扱われている。
《最新/素粒子物理学》・・・(70) 原子核を周回する核外電子の軌道角運動量は、ボース粒子のスピンと同様、プラン ク定数を2π(パイ)で割った値の整数倍になる。 (/・・・電子の軌道角運動量1単位によって生じる磁気モーメントは・・・電子のスピン1/2による磁気モーメントの値 と同じ。角運動量としては、スピンは軌道角運動量の半分だから・・・磁気モーメントも半分と思われるが、そうはなら ない。ここにも、スピン1/2の特異な時空認識が表れている。)
《最新/素粒子物理学》・・・(71) さて… <超空間>でも角運動量保存則が成立すれば、<超空間>でも回転対称性が 成立つ。私達は、3次元空間座標を設定し、物理法則を定式化している。この座標 系を、回転しても同じ式で表現できる時、回転対称性があると言う。
《最新/素粒子物理学》・・・(72) つまり、逆に言えば… 回転対称性がある時、角運動量保存則が成立することになる。 従って…<超空間>で角運動量保存則が成立すれば…実時空とフェルミオン次元 が合わさった座標系を回転させても、物理法則の式は同じになる。
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8月 9日 |
《最新/素粒子物理学》・・・(73) これは極端な場合…座標系の回転で、実時空とフェルミオン次元が入れ替わっても、 物理法則の式は変わらず…フェルミ粒子とボース粒子を入れ替えても、物理法則の 式が同じことを意味する。こうした要請をする理論がSUSYである。
《最新/素粒子物理学》・・・(74) そのSUSYの要請から導き出される素粒子が…超対称性粒子である。 粒子・反粒子ペアは、時間軸に関わる運動方向の違いなのに対し…フェルミ粒子 ・ボース粒子ペアは、<超空間>における、自転の仕方の違いになる。
《最新/素粒子物理学》・・・(75) 粒子と反粒子の入れ替えは、電荷の符号を反転することだが…フェルミ粒子とボー ス粒子の入れ替えでは、スピンを1/2ずらすことになる。 理論研究から…スピン1/2のフェルミ粒子の相方の、スフェルミオンはスピン0。
《最新/素粒子物理学》・・・(76) 光子やヒッグス粒子など、スピン1と0のボース粒子の相方のボシーノは…スピン 1/2。スピン2の重力子の相方は、スピン3/2。 【標準モデル】の素粒子と、超対称性粒子を合わせると…スピン1/2の素粒子は、 30種類近くになる。
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8月10日 |
《最新/素粒子物理学》・・・(77) スピン0と1が半分の15種類ぐらい。重力関連でスピン3/2と2が、各1種類。 ちなみに…スピン1/2が、根源的状態なのかも知れない。スピン整数の粒子は、 スピン1/2の粒子を組み合わせで出来るが、逆は不可能だからだ。(/スピン0は、 +1/2と-1/2の組み合わせで0になる。)
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8月 17日 |
《最新/素粒子物理学》・・・(78) 超対称性粒子の要請は… <超空間>における回転対称性から来ているわけだから…標準モデルの素粒子 と、相方の超対称性粒子の質量は同じはずだ。 しかし…電子/エレクトロンの相方のスエレクトロンは、自然界には見当たらない…
《最新/素粒子物理学》・・・(79) そして反粒子も超対称性粒子と同様に…自然界には見当たらない。 その理由は、“弱い力/・・・PC対称性の破れ”で説明される。 反粒子/例えば陽電子は…加速器実験で確認でき…質量は精密測定の範囲内 で、相方の電子と一致する。
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8月 18日 |
《最新/素粒子物理学》・・・(80) 超対称性粒子は…今の所…加速器実験でも確認されていない。エネルギー・レベル が到達していないとも考えられる。 反粒子が自然界に存在しない背景に<PC対称性の破れ>がある様に…超対称 性粒子の場合も、何らかの対称性の破れがある。
《最新/素粒子物理学》・・・(81) 超対称性粒子が、自然界に存在しない背景には…どの様な対称性の破れがある のだろうか? それが質量に関わることから…まず、【標準理論】の素粒子と、ヒッグス粒子/ヒッ グス場との、反応というものを考えて見る。 |
8月 20日 |
《最新/素粒子物理学》・・・(82) 光子など質量0の素粒子は、常に光速で飛ぶ。わずかでも質量のある粒子は静止 できる。その静止状態から動かすには力が必要で、質量が大きい素粒子ほど大き な力が必要。この質量を<慣性質量>と呼び、現代物理学では<重力質量>と 等しい。
《最新/素粒子物理学》・・・(83) さて…静止状態の素粒子もミクロ・レベルで見れば、常に光速で飛行。ヒッグス場と の頻繁な相互作用で、狭い領域で往復運動していると理解される。ヒッグス場との 結合力が強いほど相互作用の頻度が高く、抜け出すには大きな力が必要。
《最新/素粒子物理学》・・・(84) ヒッグス場との結合力が弱く、相互作用の頻度が低ければ…少しの力で往復運動 から離脱し、一方向に動く。つまり素粒子とヒッグス場との、結合力の強弱/相互作 用の頻度が…<慣性質量>の大小になる…と理解されるわけだ。
《最新/素粒子物理学》・・・(85) ヒッグス場との結合力の強さは…スピンの右巻き粒子と左巻き粒子の結合力の強さ でもある。 (/光子はスピン1。ヒッグス粒子はスピン0。これは自転が停止状態で、存在が懐疑的だったが、ヒッグス粒子はつい 最近、SERNで発見されている。) |
8月 21日 |
《最新/素粒子物理学》・・・(86) 光子など… 質量0で光速で飛ぶ素粒子の場合、スピンの自転軸は素粒子の進行方向に沿って いて…右ネジの進む方向/ネジ釘を打ち込む回転を右巻き…逆のネジ釘を抜き取 る方向の回転を左巻きとしている。
《最新/素粒子物理学》・・・(87) …もし、粒子の飛行速度がゆっくりなら… 右巻きスピンの粒子を追い抜き、振り返って見ると…その粒子が左巻きスピンに見 える。 …無論、粒子が光速で飛んでいれば相対性理論の縛りがある。光速の粒子を追い 抜くことは不可能だが… (/粒子と素粒子の違いは・・・素粒子はそれ以上分解できない粒子。陽子や中性子は粒子ではあるが、素粒子では ない。陽子や中性子は、アップクォークとダウンクォークの3個の組み合わせで構成されていて、さらに分解できるか ら。)
《最新/素粒子物理学》・・・(88) 光速で飛ぶ粒子の…右巻き・左巻きの区別は、電荷の正・負と同様で、変わること がない。 右巻き粒子・左巻き粒子のペアは…粒子・反粒子のペアと、似た様な関係にある様 だ。
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8月 24日 |
《最新/素粒子物理学》・・・(89) 静止状態の素粒子/…光速で飛ぶ素粒子がヒッグス場と相互作用し往復運動し ている時…スピンの自転方向は同じだが、進行方向は反転をくり返し…右巻きと 左巻きが交互に出現。この状況はヒッグス粒子のキャッチボールとして理解する。
《最新/素粒子物理学》・・・(90) 現在の宇宙では…真空はヒッグス場で満ちた状態だ。粒子と反粒子/…例えば電 子と陽電子の間では、光子(/スピン1のボーズ粒子で・・・力を媒介)のキャッチボールで、電磁 気力が伝わる。また右巻き粒子は、周囲の真空とヒッグス粒子のキャッチボールをし て、左巻きになる。
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8月 25日 |
《最新/素粒子物理学》・・・(91) 粒子と反粒子では…電荷量が大きいほど、光子のキャッチボールの頻度が高まり、 電磁気力で強く結ばれる。 同様に…右巻き粒子と左巻き粒子が、<ヒッグス荷>と呼ぶ様な物理量を持つと すると、どうなるか?
《最新/素粒子物理学》・・・(92) その<ヒッグス荷>の値が大きいほど…真空との間のヒッグス粒子のキャッチボ ールの頻度が高まり…頻繁(ひんぱん)に、スピンの右巻き・左巻きの反転が起こると 見ることができる。これが、大きな質量を持つ状態になる。(光子は・・・ヒッグス荷0)
《最新/素粒子物理学》・・・(93) 宇宙誕生直後の超高エネルギー状態では、真空はヒッグス場では満ちていなかっ た様だ。素粒子が<ヒッグス荷>を持っていても、キャッチボールをするヒッグス粒 子がないので、素粒子の質量は0だったと考えられる。
《最新/素粒子物理学》・・・(94) 宇宙が冷えて、あるエネルギー・レベルまで下がると…真空はヒッグス場に満ち、 <ヒッグス荷>を持つ素粒子に質量が生じたと考える。 “ヒッグス場における・・・対称性の自発的な破れという現象”…があり、宇宙に 質量が生じた。 |
8月 27日 |
《最新/素粒子物理学》・・・(95) では、<ナチュラル・SUSY>の考察だ… これまでの説明は、標準モデルの素粒子の質量獲得機構。超対称性粒子の質量の 起源は別だ。ただ標準モデルの素粒子と相方の超対称性粒子は…宇宙誕生直後 はスピン以外はウリ2つのはず…
《最新/素粒子物理学》・・・(96) それが…現在では両者の質量が異なる。宇宙の冷却過程で、“超対称性を破る 何か”が起きたと考えられる。 ヒッグス場の対称性が自発的に破れ…真空にヒッグス場が満ちたのと同様…超対 称性が自発的に破れ… “何か” が真空に満ちた様だ。
《最新/素粒子物理学》・・・(97) この “何か” …の正体の解明は、素粒子論研究の重要なテーマだ。 また…真空に詰まった “超対称性を破るもの” が…どの様な相互作用で超対称性 粒子と反応し、質量が生じるかも分かっていない。
《最新/素粒子物理学》・・・(98) つまり…重力の様な機構か、電磁気力の様な粒子の媒介か、それとも時空に関係 した “量子異常” か…諸説ある。 確かなことは… “超対称性の破れ” は、PC対称性やヒッグス場における対称性の 破れと同様、現在の宇宙形成には必須だ。
《最新/素粒子物理学》・・・(99) もし…“超対称性の自発的な破れ”が起きていなければ…電子/エレクトロンの相方 のスエレクトロンが現在も宇宙を飛び交う。そして、原子核の正電荷を遮蔽し…周回 電子はわずかとなり、分子はできにくくなり…現在の宇宙の姿はない。
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8月 31日 |
《最新/素粒子物理学》・・・(100) <ヒッグス場の・・・自発的な対称性の破れ>は、宇宙のエネルギーが約246GeV まで下がった頃と分かっている。 <超対称性の・・・自発的な破れ>も、ほぼ同じエネルギー領域/1000GeVあたり で起きているのが、自然と言う。
《最新/素粒子物理学》・・・(101) この2つの対称性の破れが、逆に、かけ離れたエネルギー・レベルで起きていると、 色々厄介な問題が生じる。 この考え方で提唱された 【ナチュラルSUSY】 だが、LHC(/スイスのジュネーブ郊外にあ る、SERNの大型ハドロン衝突型加速器。ここでヒッグス粒子が発見された。)第1期実験では、スフェル ミオン(/超対称性理論は・・・フェルミ粒子と瓜2つでスピン整数のスフェルミオンと、ボース粒子と瓜2つでスピン 1/2のボシーノの、両者を合わせて総称される。)のストップ(/ヒッグス粒子と同様に、この超対称性粒子も探 索されていた。)は発見できず…
《最新/素粒子物理学》・・・(102) ヒッグス粒子は様々な粒子と相互作用するが…最も結びつきが強いのは、最大質 量のトップクォーク(/約170GeV)。 この状況を考慮し…ヒッグス粒子の質量を推計すると、観測された126GeVを安定 維持するのは難しく…桁違いに重い様だ…
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9月 1日 |
《最新/素粒子物理学》・・・(103) ところが… トップクォークの超対称性粒子の相方 = スフェルミオンのストップが存在すると、状 況が一変。 ヒッグス粒子がストップとその反粒子のペアになり…ペアが出会うと、ヒッグス粒子 に戻ったりする現象も起こるという。
《最新/素粒子物理学》・・・(104) つまり… ヒッグス粒子の質量に及ぼすトップクォークの影響が…ストップが及ぼす影響によっ て相殺される。 ストップの質量が、トップクォークの質量(/約170GeV)よりやや大きい数百GeV~ 1000GeVであれば、相殺効果は高いという。
《最新/素粒子物理学》・・・(105) この場合…ヒッグス粒子の質量を100GeV程度に安定できる様だ。 しかし… SERNのLHCの第1期実験で探索したのは、その数百GeV~1000GeVのエネル ギー領域だったが…ストップは姿を現さなかった様だ。
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9月 5日 |
《最新/素粒子物理学》・・・(106) ヒッグス粒子は発見当初から…質量はナチュラルSUSYの予測より大きかった様 だ。 第1期実験でストップが発見できなかったことから、超対称性の破れは、予想より 1桁~2桁上/10~100TeVとの見方が出ている様だ。
《最新/素粒子物理学》・・・(107) その場合… ストップの質量は10TeV程度…第2期実験の探索領域よりも上。しかし別の実験 で、間接的に探索することも可能な様だ。 こうした状況下で注目されるのが…超対称性粒子のもう一方のグループ/ ボシー ノの方だ。
《最新/素粒子物理学》・・・(108) 超対称性の自発的破れは様々なモデルがある。どのタイプが軽くなるかは、モデル によって異なる。 従って…超対称性を破る場との反応の仕方によっては、ボシーノの質量がスフェル ミオンの1/10~1/100でも不思議はない。
《最新/素粒子物理学》・・・(109) 仮に… 超対称性の破れが10~100TeV、スフェルミオンの質量が10TeVなら…ボシーノ の質量が数百GeV~数TeVの可能性がある。これはLHCの第2期実験の探索領 域。2015年春からの実験始動に期待が高まる。
《最新/素粒子物理学》・・・(110) ボシーノは…ボース粒子と瓜二つでスピン1/2…広い意味ではフェルミオンの様な 物質粒子の1種。 宇宙誕生直後に大量に生まれ、質量が大きいものから小さいものへ次第に崩壊。 現在の宇宙で安定に存在するのは電荷0のタイプ。
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9月 10日 |
《最新/素粒子物理学》・・・(111) スフェルミオンの<ストップ>の様に…ボシーノの有力候補が<ウィーノ>。光子 と弱い相互作用を担うZ粒子の、それぞれ1部を構成する“Wゼロ粒子/電荷0”の、 相方となる超対称性粒子。ヒッグス粒子の相方の<ヒグシーノ>も候補の1つ。
《最新/素粒子物理学》・・・(112) <ウィーノ>と<ヒグシーノ>は混ざり合って…<ニュートラリーノ>と呼ぶ素粒 子に、姿を変える可能性もあるという。 一方…天文衛星の観測によると…宇宙には普通に見える物質の5倍以上の、正体 不明の暗黒物質粒子が存在しているという。
《最新/素粒子物理学》・・・(113) 問題の粒子は… 電荷0、普通の物質とは重力だけを介して相互作用…質量は数百GeV以上とみら れる。 これは…LHCの第2期実験の探索領域である。この暗黒物質の最有力候補が… <ウィーノ・ヒグシーノ・ニュートラリーノ>だ。
《最新/素粒子物理学》・・・(114) ヒッグス粒子の質量問題を説明するのは… ナチュラルSUSYよりは難しくなるが…実際の自然にとっては、こちらの方が、い わゆる…“ナチュラル”…なのかも知れないと言う。
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9月 16日 |
《最新/素粒子物理学》・・・(115) 再度確認する… 全素粒子は光速で飛んでいるが…ヒッグス荷を持つ素粒子はヒッグス場と相互作 用し…一定の場所に静止できる。 これを超ミクロで俯瞰(ふかん/高い所から見下ろし、眺めること)すると…素粒子はヒッグス場 と頻繁(ひんぱん)に相互作用し…光速で往復運動をしている。(/・・・つまり、光速で運動し 続けているが、静止しているように見える)
《最新/素粒子物理学》・・・(116) スピンの自転方向は変わらず…運動方向の反転によって…右巻スピンと左巻スピ ンの状態が変わり…俯瞰すると、静止して見える。 ヒッグス荷が大きいほど、ヒッグス場と相互作用する頻度が高く…大きな慣性質量 と認識される。
《最新/素粒子物理学》・・・(117) 光子はヒッグス荷(弱い力の・・・電荷)を持たず、光速で飛び続ける。 ちなみに、右巻スピンは…時間軸上を順行/未来へ流れる。反転して左巻スピン になると、逆行/過去へ流れる。 参考までに言うと…電子の反粒子/陽電子は…電子が過去へ流れている姿が、 我々にはプラスの電荷をもつ、陽電子として認識される。(/量子世界は、時間の逆行は 可能)
《最新/素粒子物理学》・・・(118) 素粒子の立場から見ると…空間は概念的には、外部空間と内部空間の2つがある。 外部空間は我々も認識する時空だ。 内部空間は…電荷、色荷(/カラー)、ヒッグス荷(質量)を、各1つの次元に見立てた座 標系で…物理特性に対応して<位置>が定まる。
《最新/素粒子物理学》・・・(119) 【大統一理論】への道は…超対称性の破れが、10~100TeVで起こったのであ れば…好都合という。 標準モデルでは…重力を扱っていないが…他の3つの力のうち、電磁気力と弱い 力は、【電弱統一理論】で説明される。
《最新/素粒子物理学》・・・(120) 残る、強い力は…ハドロン間の相互作用や原子核内の核力を扱うが…標準モデ ルでは量子色力学で記述される。 この3つの力…電磁気力と弱い力の【電弱統一理論】と、量子色力学を統合する のが【大統一理論】だ。重力は含まない。
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9月 17日 |
《最新/素粒子物理学》・・・(121) 標準モデルでは… 電子の負電荷と、3つのクォークで構成される陽子の正電荷が、何故、キッチリと同 じであり…電子と陽子で構成される原子の電荷が0になるのか、説明できない。 しかし【大統一理論】なら、説明ができるという。
《最新/素粒子物理学》・・・(122) 【大統一理論】では… 電子などのレプトンとクォークは…X粒子とY粒子というボース粒子で結びつき、 クォークからレプトンになったり、その逆も起こる。 (/・・・大統一理論の詳細は、“参考文献/日経サイエンス/2014・8/『問われる究極理論への道筋』”には ない・・・次の機会に・・・) このクォークからレプトンへの変化は、<陽子の崩壊>として認識される。
《最新/素粒子物理学》・・・(123) 標準モデルでは、陽子の寿命は無限だ。 【大統一理論】では陽子は寿命を持ち崩壊する。遠い未来に、物質は消滅するよ うだ。 スーパーカミオカンデ(/岐阜県飛騨市神岡町の神岡鉱山の中の実験観測施設・・・初期型のカミオカン デは、世界ではじめてニュートリノを観測。この後継型は、ニュートリノ振動を発見し、ニュートリノに質量があること を確認した)は…ニュートリノで世界的に有名だが…陽子崩壊実験でも中心的な施設 となっている。 (/・・・陽子崩壊を発見できれば、大統一理論が正しいという 証拠になる。陽子崩壊を探索している世界最大の 実験装置)
《最新/素粒子物理学》・・・(124) それらの陽子実験から陽子の寿命は…SUSYを組み込まない【大統一理論】の 予測より、長いことが確定している。 一方、SUSYを前提とした【超対称・大統一理論】は…より長い陽子寿命を予言。 現在、検証実験が進んでいる。
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9月 19日 |
《最新/素粒子物理学》・・・(125) 【大統一理論】におけるSUSYの重要性は…もう1つある。 【大統一理論】が正しければ…宇宙誕生直後に<原初の力>が存在…冷えると 3つの力(/電磁気力・弱い力・強い力・・・重力は含まない)に分かれた。 すると、元の超高エネルギー(/宇宙誕生直後の状態)を再現すれば、3つの力の強さは 一致するはず。
《最新/素粒子物理学》・・・(126) これまでの実験から推定すると… SUSYを組込まない【大統一理論】では、3つの力の強さは一致しない。【超対称 ・大統一理論】では一致する。 また、超対称性の破れは、ナチュラルSUSYより 1~2 桁上の方が…3つの力の 強さの一致度が高まるようだ。
《最新/素粒子物理学》・・・(127) SUSYは究極理論・候補の【超弦理論】の大前提で…各種素粒子は超空間の中 で、様々なパターンで振動するヒモに対応する。 スピン0の超対称性粒子の場(/スカラー場・・・大きさしかない量を、スカラー量あるいは単にスカラー という)は、インフラトン場(/宇宙誕生直後のインフレーションを起こす場)の有力候補。暗黒エネ ルギーとも関係するかも知れない。
《最新/素粒子物理学》・・・(128) 宇宙における粒子と反粒子の不均衡は…PC対称性の破れと共に、超対称性粒子 の存在がカギを握るとされる。 SUSYは…物理学と天文学の多くの謎を解くキーワード。 数カ月後/2015年に…LHCの第2期実験が始まる…
《最新/素粒子物理学》・・・(129) LHC第2期実験で… 超対称性粒子の兆候すらないない場合… 素粒子物理学は…【標準理論/標準モデル】をベースに…新しい方向性を模索 することになる。 物理空間の観測性は…別の方向へ<…ストーリーが紡がれて行く…>ことにな る。
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