物理 > 素粒子
| レプトン |
| クォーク |
| 力の粒子 |
| ゲージ粒子 |
自然力の4つの力
宇宙は粒子と反粒子が対生成により次々と作られていくことにより形成された。
Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire. 欧州素粒子物理学研究所。 1954年にヨーロッパ12国が出資して設立。 原子核、高エネルギー物理学の研究機関。
粒子の持つ電荷とパリティを同時に変換したときに 対称性が成り立たない状態があるということ。
Cはcharge、Pはparityの略。
Large Hadron Collider. 世界最大の粒子加速器。CERNが運用。 スイスとフランスの国境をまたいだ地下に建設された。
2008年から稼動。 2012年にヒッグス粒子が発見された。
円周は約27km。
荷電粒子を高エネルギー(高速)に加速する装置。
| コッククロフト・ウオルトン型加速器 | 陽子、イオン |
| バンデグラーフ型加速器 | 陽子、イオン |
| サイクロトロン | 陽子、イオン |
| ベータトロン | 電子 |
| シンクロトロン | 電子、陽子、イオン |
| 線形加速器 | 電子、陽子 |
クォークの分類に用いる。 3種類ある。
基本粒子。スピン1/2、強い相互作用を感じる。 6種類ある。それぞれ反粒子が存在する。
クォークは単独で観測されない。これは真空の性質による。
常に2個か3個のクォークが結びついてハドロンを形成する。 通常の力は近いほど強い力がはたらくが、クォークは離れるほど強く引き合う。
名前はある小説のカモメの鳴き声に由来する。
| 電荷 | 質量 | |
| アップ(u) | +2/3 | 電子の約10倍 |
| ダウン(d) | -1/3 | 電子の約20倍 |
| チャーム(c) | +2/3 | |
| ストレンジ(s) | -1/3 | |
| トップ(t) | +2/3 | |
| ボトム(b) | -1/3 |
uとdの質量は電子の約10倍、約20倍とされるが、和をとっても 中性子、陽子の質量とは合わない。
真空管の一種でマイクロ波を発生させる。 0.5-10GHz程度の高周波の発振、増幅に使われる。 1939年にアメリカで発明。
反射型
空洞共振器を単独で使う。
直進型
複数個を直列でつなぐ。
自然界に存在する様々な力を発現する役割を担う粒子。
| 力 | |
| フォトン(光子) | 電磁気力 |
| グラビトン | 重力 |
| 弱ホゾン | |
| グルーオン | クォークをつなげる力の伝達役 |
フォトン。 量子論の立場から考えた場合の光の粒子のこと。
1905年にアインシュタインがはじめて導入。
電磁気力は光子の交換により伝わる。
加速器の一種。 1930年にローレンス、リビングストンが考案。 原子核の人工破壊、放射性同位体の製造に用いられる。
加速器の一種。
円形軌道の半径を一定にし、粒子加速とともに磁場を強くし、加速ギャップの周波数を変化させる。
多数の偏向電磁石、高周波加速空洞で構成。
一つのシンクロトロンでは到達エネルギーに限界がある。 高い到達エネルギーを必要とする場合は何段かの加速器を用いて、次々とエネルギーを上げる。
spin. 電子や原子核がおこなっている自転に相当する運動の 激しさ(角運動力の大きさ)をあらわす数。 電子のスピンは1/2。
1924年にW.パウリが初めて導入。
アインシュタインが発表した理論。 特殊相対性理論(1905)、一般相対性理論(1916)がある。
特殊
互いの間の相対速度が一定または全く動いていないときの物体あるいは系だけを扱う。
この場合、物理法則は全ての観測者にとって同じ形になる。
一般
加速系物体あるいは系を扱う。特殊相対性理論を含む。
こちらも物理法則は全ての観測者にとって同じ形になる。
タウ粒子を参照。
τ粒子、タウオン。レプトンの一つ。 質量は電子の約3500倍。電荷は正、負の2つ。スピンは1/2。 寿命は3×10-13秒。
クォークと反クォークで構成される整数スピンを持った複合粒子。 ボーズ粒子。
パイ中間子はuまたはdクォークとその反クォークの組み合わせでできている。
全てのカラー荷を持つ素粒子にはたらく力。 電磁気力の約100倍の大きさをもつ。
クォークを結びつけ陽子や中性子をつくる。 陽子間の斥力に打ち勝ち、中性子とともに原子核をつくる。
力の量はカラー荷に比例する。
レプトンの一つ。物質との相互作用はないに等しい粒子。 質量の有無について論争が続いていたが、現在はごくわずかに質量があるとされている。
粒子と波の性質をあわせもつ。
電荷はもたない。このため他の物質とはほとんど反応せず観測が難しい。
異なる質量をもつニュートリノは それぞれ異なる振動数をもつ波として空間を伝播する。 この際、波の重ね合わせにより位相が変化し フレーバーが移り変わる(ニュートリノ振動)。
フレーバーによる分類
2個以上のクォークで構成される複合粒子。 実験室で単独に観測可能。強い相互作用をする。
3個のクォークで構成される半整数スピンをもつハドロン。 フェルミ粒子に属する。
物質と似ているが、電荷等が正反対の存在。 物質と反物質が出合うとエネルギーを放ち消失する。
全ての素粒子には反物質(反粒子)が存在する。
1928年にイギリスのポール・ディラックが予言。 1932年にアメリカのアンダーソンが高エネルギー粒子の調査の際に発見、 翌年論文を発表した。
電気的性質が逆でそれ以外の性質がほとんど同一な物質。 全ての粒子に存在する。
原始宇宙には粒子と反粒子が同数あったはずだが、 現在の宇宙は粒子だけで形成されている。
素粒子に質量を与える役割をもつ素粒子。 2012年にLHCで新粒子が見つかり、2013年にヒッグス粒子であると確認された。
名前の由来は1964年にヒッグス機構を提唱したイギリスの物理学者ヒッグスによる。
中性でスピンは0。
ビッグバン直後の素粒子には質量がなかった。 その後宇宙の膨張冷却過程で素粒子とヒッグス粒子が力を及ぼしあい 一部の素粒子が動きにくくなった。 この動きにくさの度合いが質量の大きさとされる。
フェルミ粒子を参照。
フェルミオン。スピンが半整数の素粒子、複合粒子のこと。 フェルミ・ディラック統計にしたがう。
レプトンのフレーバーは3種類。 各種の荷電レプトンとその関連ニュートリノで1フレーバーを構成する。
クォークのフレーバーは6種類。
陽電子を参照。
ボース粒子を参照。
ボソン。ボース統計に従う素粒子。 スピンは整数。
ミュー粒子を参照。
ミューオンとも。 1937年にアンダーソンとネッダーマイヤーが発見。 レプトンの一種。
寿命は約2×10(-6)秒。寿命を過ぎると電子とニュートリノに崩壊する。
物質の透過力が高い。
中間子を参照。
ポジトロン。電子の反粒子。 電子と同じ質量、スピン、統計を持つ。電荷は逆符号で同じ大きさ。
1932年にC.D.アンダーソンが宇宙線の霧箱写真の中で発見。 電子と結合するとポジトロニウムをつくるが、両粒子が対消滅して光子となる。
とても短い距離の中でのみはたらく力。 全てのクォーク、レプトンにはたらく。
原子核ベータ崩壊、中性子、パイ中間子等の粒子崩壊の原因となる。
W粒子、Z粒子が媒介する。
粒子と波の性質をあわせもったとても小さな物質やエネルギーの単位。
基本粒子。スピン1/2、強い相互作用を感じない。 6種類存在する。それぞれ反粒子がある。
名前は軽い粒子の意。
| 電荷 | |
| 電子 | -1 |
| ミューオン | -1 |
| タウオン | -1 |
| 電子ニュートリノ | 0 |
| ミューニュートリノ | 0 |
| タウニュートリノ | 0 |