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ヒッグス粒子 その他もろもろ

m16********さん

2012/7/521:23:05

ヒッグス粒子 その他もろもろ

僕は量子力学に興味があります。そして最近発表された「ヒッグス粒子」について知り合いが研究チームに属しているものですから少し知りたいと思い皆さんの知恵をお借りしたいと思います。知り合いといっても東大大学院で僕みたいな中坊はきっと相手にしてくれないでしょう。
まずヒッグス粒子とは普通の粒子と何が違うのでしょうか?どういうものかよく分かりません。僕の知識は中学レベルなんですがヒッグス粒子がクォークやニュートリノと結びつき始めて質量を得られるのですか?では逆にヒッグス粒子が結びつかなければ素粒子はどのようなものになるんでしょうか?
それとヒッグス粒子は何かと結びつくことで質量が得られるらしいですがヒッグス粒子は独立して質量は持てないのですか?
ヒッグス粒子は光子の波を受けることができますか?
これはヒッグス粒子には関係ありませんが、この宇宙は泡構造のように銀河が集まり空間的には存在するんでしょうけど無の領域がありますよね?そこの無の領域に暗黒物質が存在するんでしょうか?
これは僕なりの考えですが暗黒物質とはヒッグス粒子そのもの、またはヒッグス粒子と結びつけなかった粒子が暗黒物質?
ビックバン後の宇宙はとても高温ですが100秒ほどでかなり下がったと耳にしました。1秒でもかなり下がるらしいですね。ではヒッグス粒子は寿命が短いのに高温で原子も形作られない宇宙の中でどのようにして素粒子とヒッグス粒子は結びついたのですか?
それと原子には高さ等の定義がないですがでは二次元上でも四次元上でもこの三次元にある原子、素粒子は存在できるんですか?あと本で読んだのですが不確定性理論が理解できません。詳しく教えてくださるとうれしいです。
ニュースで宇宙の膨張速度は光の速さと言っていましたがそれは本当ですか?光は加速も減速しませんが膨張速度は減速してるんですよね?いずれは縮むのですから。
これは僕のおせっかいかもしれませんがヒッグス粒子を利用することで自然の法則を破ることにはなりませんか?
自然の法則を破った者はいないでしょうがもしそんなことができたら大変なことになりますよね。
これが最後の質問です、ヒッグス粒子は関係ありません。
この夏中学校で最後の自由研究なんですがテーマは量子力学等にしようと思ってますが、
中学生の僕たちにまとめられるでしょうか?ヒッグス粒子や素粒子などについて
かブラックホールにまとめられますか?

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nak********さん

編集あり2012/7/715:39:30

今の物理学の素粒子論の標準理論では、陽子、中性子、それから
ある種の中間子(メソンmeson )などは、素粒子ではありません。
物質の根源的な粒子は、総称してフェルミオンFermion と呼ばれ、
それらの間の相互作用を媒介する場(field)の粒子はボソン Boson
と総称されます。

フェルミオンは 質量の大小によって、2つに大別されます。
1) クオーク(Quarks) は質量の大きい方(バリオンと呼ぶ)で、6種類あります。
所謂、陽子(proton)は、質量が電子の10倍程度のアップ(up)・クオークの2ケ
と、質量が電子の20倍程度のダウン(down)・クオーク 1ケの計3ケの
複合体です。
また、中性子(neutron)は、アップ・クオークが1ケと、ダウン・クオーク 2ケ
の計3ケの複合体です。

2)レプトン(Leptons)は、質量の小なる方(軽粒子)で、やはり6種類あり
ます。 良く知られて居る電子(electron)は、その中の1種です。
また、最近、超光速度とかの話題(実は実験誤差でした)で有名な
ニュートリノも(3種あり)、その仲間内です。

物質粒子間の相互作用を媒介するボゾンは、今まで、4種あると思われ
て居ました。
1) 光(フォトン、photon) は、電磁気力を媒介します。
2) 核力中間子などの相互作用(強結合とも呼ぶ)を媒介するのはZボゾンです。
3) 電子・ニュートリノやミュー・ニュートリノやタウ・ニュートリノの間の相互作用
を媒介するのはW ボゾンです。
4) 電子やミュー中間子やタウ粒子の間の相互作用を媒介するのは グルーオン
(gluon) ボゾンです。 直訳すれば「膠着子」ボゾンでしょうかな?

ここまでで、素粒子の種類は、6 + 6 + 4 = 16 種になります。

今回、発見されたのは、ヒグス(Higgs)ボゾンで、質量の根源に関係します。

上記の如く、クオークの複合粒子である陽子、中性子の質量は、構成材料
のクオークの質量の加算では、 陽子が 電子質量の40倍 、 中性子が
電子質量の 50倍ほどですが、実際の測定では、約1840倍程度です。
この説明として、クオークの結合に関係する ヒグス・ボゾンの為、質量が増加する
と考えます。 つまり、「質量を司どる神の手」のヒグス粒子の存在が予想される
のである。 かくて、 素粒子は遂に、 1 6 + 1 = 17 種類 となったのである。
ヒグス粒子の役割を、判り易い譬えで説明しましょう!

砂を握っても団子には固まりませんが、水を加えて湿らせると団子になれます。
その「水」に相当するものが、「ヒグス粒子」です。 地球の大半が「海水」である
ように、宇宙の大半が「ヒグス粒子の海」だとします。 その「ヒグス」が混和すると
構成素粒子は、バラバラではなく、まとまった陽子・中性子等々の安定粒子に
固まります。 その為に、予想よりも1800倍程度の質量増加になるのですね。
つまり、陽子・中性子の集団、即ち原子核、原子などの質量の根源は、ヒグス粒子
なのですね! 海水と地球の関係と同様に、ヒグス粒子の海に、宇宙は漂うて居る
のです。

★ ここまでは、質量の話です。 重量(重さ)となれば、同じ質量でも、地球上と月面上
とでは、可なり(1 : 0.17 = 6倍ほど)違いますね。
このように、 万有引力的相互作用となれば、その役割を務める ボゾンが要る。
これを、 重力子 (graviton) 等と呼ぶが、一般相対論に関係するので、狭い意味
での素粒子論では、取り扱う事はしない。

つまり、量子論と一般相対論との融合以前の話では、ヒグスを入れて、17種までと、
申し上げます。
これなら、中学生でも OK ですかな!
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
「補足 2012/07/07 15:09 以降」

フィッグス先生の問題の論文は;
Higgs, P.W. (1964). Physical Review Letters Vol.13, p.508
たった 1 page 位の短編です。

より詳しくは、以下を参照下さい。
http://en.wikipedia.org/wiki/Higgs_boson

http://www.solstice.de/grundl_d_tph/sm_et_07.html

(取り敢えず)

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