究極の素粒子を探せ！

「宇宙は何で出来ているのか」－－－－素粒子物理学で解く宇宙の謎 

村山 斉著

第二章   究極の素粒子を探せ                              

アインシュタイン
「重力が空間を曲げるから引力が働く」

空間が曲がる以上、光も重力によって曲がって進むと考えた。ならば、大きな重力を持つ太陽の近くを通る星の光も曲がるはずです。このように、光が天体などの重力によって曲げられて、観測者からの見え方が変わることを、「重力レンズ効果」と言います。

遠くを見るとは昔の宇宙を見ること
宇宙で「遠くを見る」のが、「昔の光を見る」のと同じだということです。地球からの距離が遠ければ遠いほど、私たちは時間を逆行して「昔の宇宙」を見ていることになります。
望遠鏡で見えない領域があるのは、それが遠いからではなく、そこが「古い時代の宇宙」だから見えないのです。

宇宙の誕生は、今から１３７億年前と考えらています。そして、誕生してから2億年間の宇宙は、まだ星が出来ていない時代でした。そこのあったのは、バラバラの原子と暗黒物質だけでした。したがって、そこには「光」というものが一切ありません。いくら性能の良い望遠鏡を向けても、光を発しない「暗黒時代」の宇宙からは、何の情報も得られない。

ここで「素粒子物理学」の出番です。宇宙の「壁」の向こうでは、さまざまな素粒子が高エネルギー状態で飛び交っているが、これは地上の実験室で調べることが出来ます。

望遠鏡で見ることができない宇宙初期の姿を探る→これが現代の素粒子物理学なのです。
1,現代の素粒子物理学に繋がる考え方を最初に示したのは、哲学者デモクリスト
あらゆる物質がたった一種類の「粒子」から出来ていると考え、それを「原子atomon」と名付けた。のちに「アトム」の語源となった。

2,2000年後17世紀に脚光を浴びる。この時代、錬金術が盛んだった。
金や銀など、ほかの物質からはどうしても合成できない物質があることがわかりました。それを「元素」と名付けた。ロバートボイル(ボイル=シャルルの法則)

3,19世紀の初頭、ジョン・ドルトンが、元素はそれぞれ違った質量を持つ原子から成り、異なる元素が結合して分子を作るという説を唱えた。

4,その後、原子にも原子核と電子という構造があり、原子核は陽子と中性子から出来ていて、その陽子や中性子もバラバラにするとクォークになる。
クォーク=これ以上は分割できない素粒子
〈原子→原子核→陽子→中性子→クォーク〉

私たちはの体は、超新星爆発の星くずでできている。
加速器の進化により原子には多くの種類(元素)があることがわかりました。自然界に存在する元素の中で一番大きいのは、原子番号92のウランです。

物質は構成せず「力」を伝達する素粒子もある。

3世代の素粒子(宇宙を構成する素粒子=フェルミ粒子)
第一世代=電子、電子ニュートリノ、アップクォーク、ダウンクォーク
第2世代=ミューオン、ミューニュートリノ、チャームクォーク、ストレンジクォーク、
第3世代=タウオン、タウニュートリノ、トップクォーク、ボトムクォーク

これ以外に「ボソン(ボース粒子)」という言葉で分類される素粒子が存在する。
排他原理に従わず、同じ場所にいくらでも詰め込めるのがボソンで、光はボソンの一種である。
陽子と中間子の間で「力」を伝達し、両者をくっつけている粒子=パイ中間子
パイ中間子を構成するクォークが、「力」を伝達する素粒子を持っている。


この「力を伝達する素粒子」こそが、ボソンである。