センター試験「素粒子論Ⅰ」問題と解答 §§ 中学生でも解ける⭐【素粒子物理学】基礎に入門！ 自然相互作用と統一理論 §§ ２５問。あなたは何点？ 🐱＜ﾆｬｰﾝ（シュレディンガーの猫）

素粒子物理学たん (素粒子論たん。原子核物理・量子力学の学術たん) @particle_ph_tan

＜ ﾆｬｰﾝ （＝訳： ▶ #素粒子論の基礎知識のテスト 試験の問題用紙を 画像添付します！ 「中学生でもわかる・センター試験」 ★　素粒子論の基礎 Ⅰ　★ １問４点。回答時間１５分 あなたは何点？ ※計算や数式なし。 基本相互作用と統一理論，初歩の用語テスト pic.twitter.com/UoLSWHoXRl

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＜ ﾆｬｰﾝ （＝訳： ここまでの理解のテストです。 ▶ #素粒子論の基礎知識のテスト 「基本相互作用」編： (1) 素粒子論の主な目的を２つ述べよ。 (2) 自然界に存在する「4つの力(基本相互作用)」がそれぞれ何をする力か簡単に述べよ。 (3) 4つの力はそれぞれ何という理論で記述されるか。

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＜ ﾆｬｰﾝ （＝訳： ▶ #素粒子論の基礎知識のテスト 「量子重力理論」編： (4) 量子重力理論とは何をする理論か。主な研究対象には何があるか。 (5) 量子重力理論と超ひも理論の関係を述べよ。 (6) 量子重力理論の候補を３つ述べよ。

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＜ ﾆｬｰﾝ （＝訳： ▶ #素粒子論の基礎知識のテスト 続： (7) ループ量子重力理論とは何か。 「超ひも理論」編： (8) 超ひも理論におけるひもとは何か。 (9) 弦理論と超弦理論(超ひも理論)の関係を述べよ。 (10) 超ひも理論の長所と短所を述べよ。

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＜ ﾆｬｰﾝ （＝訳： ▶ #素粒子論の基礎知識のテスト 続： (11) 超ひも理論の時空は何次元か。人間に認識できない部分の次元はどうなっているか。 (12) M理論とは何か。次元はいくつか。基本的な構成要素としてひもの代わりに何を使うか。

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＜ ﾆｬｰﾝ （＝訳： ▶ #素粒子論の基礎知識のテスト 「ゲージ粒子」編： (13) ゲージ粒子とは何か。 (14) 4つの基本相互作用それぞれについて，ゲージ粒子を述べよ。 (15) 電磁力の場合，粒子はゲージ粒子をどう「キャッチボール」するか。

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＜ ﾆｬｰﾝ （＝訳： ▶ #素粒子論の基礎知識のテスト 「電弱統一」編： (16) 電弱統一理論を構築した3人の名は。 (17) 電磁力と弱い力の各ゲージ粒子の決定的な差は何か。 (18) ヒッグス粒子とは何か簡単に述べよ。 (19) 電磁力と弱い核力は，宇宙誕生後，ヒッグス機構でどう分化したか。

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＜ ﾆｬｰﾝ （＝訳： ▶ #素粒子論の基礎知識のテスト 「強い核力」編： (20) クォークおよびレプトンとは何か。 (21) ヤン＝ミルズ理論とは何か，簡単に述べよ。 (22) 量子色力学とはどんな理論か，簡単に述べよ。

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＜ ﾆｬｰﾝ （＝訳： ▶ #素粒子論の基礎知識のテスト 「統一理論」編： (23) 自然界の4つの力のうち2個，3個，4個に対し，それぞれの「統一理論」の呼び名を述べよ。 (24) 「標準模型」を構成する２つの理論は何か。 (25) 「標準模型」が大統一理論ではない理由を述べよ。 以上25問。1問4点

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＜ ﾆｬｰﾝ （＝訳： ▶ #素粒子論の基礎知識のテスト おまけ・数学の知識を要する問題 (26) マクスウェル方程式を下記の3通りで記述せよ。 a) 4つの微分方程式 b) 相対論の四元ポテンシャル c) 微分形式 (27) カラビ・ヤウ多様体の定義を簡単に述べよ。 (28) 標準模型のゲージ群を述べよ。

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＜ ﾆｬｰﾝ （＝訳： ▶ #素粒子論の基礎知識のテスト_回答編 「模範解答」を画像添付します！ ４ページあります。 「中学生でもわかる・センター試験」 【【　素粒子論の基礎 Ⅰ　】】 ※このセンター試験は架空のものです。 ※このセンター試験は全て記述式です。 pic.twitter.com/P4ru7Fvr4M

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＜ ﾆｬｰﾝ （＝訳： １問ずつ解答文を掲載してゆきます。 ▶ #素粒子論の基礎知識のテスト_回答編 §１「基本相互作用」編： (1) #素粒子物理学 の主な目的を２つ述べよ。 ・物質の根源的な粒子を特定すること。 ・それらの粒子の間に働く力を解明すること。

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＜ ﾆｬｰﾝ （＝訳： ▶ #素粒子論の基礎知識のテスト_回答編 (2) 「4つの力」は各々何をするか。 ・ #電磁力 は電荷をもつ粒子の間に働く ・ #弱い力 は中性子のβ崩壊など，素粒子の崩壊を引き起こす ・ #強い力 はクォークを束縛してハドロンを作る ・ #重力 は質量を持つ物体の間に働く

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＜ ﾆｬｰﾝ （＝訳： ▶ #素粒子論の基礎知識のテスト_回答編 (3) 4つの力を各々記述する理論 ・電磁力 …マクスウェル方程式による電磁気学。#量子電磁力学 ・弱い力 …#電弱統一理論 ・強い力 …#量子色力学 ・重力 …アインシュタインの #一般相対性理論。#量子重力理論 は研究途上

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＜ ﾆｬｰﾝ （＝訳： ▶ #素粒子論の基礎知識のテスト_回答編 §２「量子重力理論」編： (4) #量子重力理論 とは何をする理論か。主な研究対象は何か。 #一般相対性理論 に #量子力学 を導入し #重力 を量子化する理論。 主な研究対象はブラックホール。

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＜ ﾆｬｰﾝ （＝訳： ▶ #素粒子論の基礎知識のテスト_回答編 (5) 量子重力理論と超ひも理論の関係を述べよ。 #量子重力理論 の候補の一つが，超ひも理論(超弦理論)。 (6) 量子重力理論の候補を３つ述べよ。 ・ #超重力理論 ・ #超弦理論 ・ #ループ量子重力理論

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＜ ﾆｬｰﾝ （＝訳： ▶ #素粒子論の基礎知識のテスト_回答編 (7) #ループ量子重力理論 とは何か。 超ひも理論と並ぶ，#量子重力理論 の候補の一つ。 スピンネットワークを使い，時空を離散的な物と考える。

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＜ ﾆｬｰﾝ （＝訳： ▶ #素粒子論の基礎知識のテスト_回答編 §３「超ひも理論」編： (8) 超ひも理論における #ひも とは何か。 物質の基本単位が，点粒子ではなく 1次元の広がりを持った弦であるということ。 (9) 弦理論と #超弦理論 の関係は。 弦理論に超対称性を加えたものが超弦理論。

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＜ ﾆｬｰﾝ （＝訳： ▶ #素粒子論の基礎知識のテスト_回答編 (10) 超ひも理論(#超弦理論)の長所と短所を述べよ。 ・長所は，#標準模型 の様々な粒子の存在を導出できること。 ・短所は，#ひも の大きさが実証不可能なほど小さく 理論を今後実証できるかどうかが未知であること。

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＜ ﾆｬｰﾝ （＝訳： ▶ #素粒子論の基礎知識のテスト_回答編 (11) 超ひも理論の時空は何次元か。人間に認識できない次元はどうなっているか。 #超弦理論 の5つのバージョンは，いずれも10次元時空を扱う。 人間が認識できない6次元分は #カラビ・ヤウ多様体 でコンパクト化され観測不能。

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＜ ﾆｬｰﾝ （＝訳： ▶ #素粒子論の基礎知識のテスト_回答編 (12) #M理論 とは何か。次元は。基本的な構成要素として #ひも の代わりに何を使うか。 M理論は #超弦理論 の5つのバージョンを統合する理論。11次元。 1次元の弦ではなく，2次元または5次元の膜(メンブレーン)が基本的物体。

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＜ ﾆｬｰﾝ （＝訳： ▶ #素粒子論の基礎知識のテスト_回答編 §４「ゲージ粒子」編： (13) #ゲージ粒子 とは何か。 4つの基本相互作用において，力を伝達する素粒子のこと。