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標準モデル方程式は、生命、宇宙、そして何もかもを説明するかもしれません


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標準モデル方程式は、生命、宇宙、そして何もかもを説明するかもしれません

(図 学ぶ Pixabay)  (Fig.) アーティクル・イメージ

 

今日では、標準モデル(Standard Model)[標準模型]は周期表と同様に表に描かれていますが、必ずしもそうではありません。もともとは、それはとても長い方程式で、かつとても長く複雑な方程式でした。物理学、粒子、それらの特性、お互いの関係の総ての法則を説明しようとする方程式です。

一方で42よりも煩雑ですが、ここでは方程式とそのパーツの簡単な概要を示します。

 

全方程式

標準モデルの記述には多くの方法がありますが、最も簡単でコンパクトで一般的な方法の1つはラグランジアン(Lagrangian)形式です。方程式を表現するこの特定の方法はまた、系が含むことができるエネルギーの最大量を説明する試みです。

 

(Fig.1) 方程式と各セクション

 

第1セクション

標準モデルのオープニング・ラインは、強力な力のボゾン(boson)であるグルーオン(gluon)として知られている粒子に正確に特異的です。グルーオンには8種類があり、相互に作用してカラー・チャージ(color charge)を行います。

 

第2セクション

等式のほぼ半分を占め、第2の部分はボゾンの相互作用、特にWボゾンとZボゾンの説明に充てられています。

ボゾンは力を運ぶ粒子です。3つの基本的な力を利用して相互作用する4つのタイプがあります。光子には電磁気があり、グルーオンには強い力(strong force)があり、WボゾンとZボゾンには弱い力(weak force)があります。

ヒッグス・ボゾン(Higgs boson)は他のものとは異なる働きをし、独自のセクションがあります。

 

第3セクション

素粒子とその弱い力との相互作用は、方程式のこの第3セクションで説明されます。この式では、粒子は3つの世代を持ち、それぞれ独自の質量を持っています。弱い力は、巨大な物質粒子がそれほど大きくない粒子に崩壊するのに役立ちます。

さらに、それは、ヒッグス場(Higgs field)内の一部の粒子がその質量を得る基本的な働きをカバーしています。興味深いことに、このセクションでは、最近の物理学の発見と矛盾している間違った仮定があります。例えば、ニュートリノ(neutrinos)には質量がないと仮定しています。

 

第4セクション

第4セクションでは、粒子をヒッグス場の人工物であるヒッグス・ゴースト(Higgs ghost)と関連付ける方法を扱います。これは量子力学でよく見られる出来事で、粒子はしばしば方程式で完全に説明できない複数の経路を取ります。故に、方程式には余剰項が使われます。これらをきれいにするために、科学者はゴーストと呼ばれる粒子を使います。

 

第5セクション

方程式の最後のセクションには、ファデエフ=ポポフ(Faddeev-Popov)ゴーストが含まれています。これは、弱い力の相互作用で見られる余剰項を無効にします。全体的な式が複雑になるにつれて、それは42以上のことを説明し、私達が宇宙の総てを説明するのに最も近いものです。

 

 

----- 出典 -----

掲載終了しております。

(出典のソース)

www.symmetrymagazine.org(同様な記事)

The Mathematical Formula for Life, the Universe, and (Almost) Everything – Commonplace Fun Facts

medium.comwww.businessinsider.com

 

 

----- 参考 -----

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標準モデルの素粒子 (図 Standard Model of Elementary Particles ウィキメディア経由パブリックドメイン)

 

 

----- この記事を読んで -----

現在、こんなものだと大雑把に把握していただければ十分な内容です。

本編では、素粒子物理学で、4つの基本相互作用のうち分かっている電磁相互作用、強い相互作用弱い相互作用の3つをひとまとめにした方程式を紹介しています。表形式で示されることが多いのですが、ラグラジアンで書いたものについて説明をしています。なお、重力の相互作用については結論が出ていません。

素粒子物理学は、素粒子という物質の最小単位の世界を解明しようすとするものです。素粒子の大きさは分かっていません。粒子と言う言葉を使っていますが、プランク長よりは大きいであろう、実体のよく分からないエネルギー体を思い浮かべるとよろしいかと思います。素粒子の簡単な紹介は、別の記事で取り上げます。

 

Mathematical formulation of the Standard Model - Wikipedia

Standard Model - Wikipedia

ファデエフ=ポポフゴースト - Wikipedia

 

----- パズルのピース -----

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