ヒッグス関連私的ノート

🐱野尻美保子(1) @Mihoko_Nojiri

ピンポン！RT @Yam_eye: @Mihoko_Nojiri もしかして真空の相転移というのは、先ほど見せていただいたグラフの左から右へ移行することなのでしょうか。

前野［いろもの物理学者］昌弘 @irobutsu

電磁場という「水面」にできるさざ波の量子化が「光子」。電磁場の場合は「水面」つまり真空期待値は０で、「電磁場なんてないよ」が一番エネルギーの低い状態。ヒッグスは最低エネルギー状態なのに「水面」が０じゃないのが変わり物なところ、とそういうイメージ。 @morikuni_net

前野［いろもの物理学者］昌弘 @irobutsu

素粒子物理の基礎である「場の理論」ってのは「空間の各点各点に振動する自由度（バネ振り子みたいなイメージ）があって、そこにできて伝わる振動を量子力学的に考えるとほら粒子になる」みたいな作り方をするんですよ。 RT　@sikano_tu :この水面とさざ波のたとえを使うのは、【略】

前野［いろもの物理学者］昌弘 @irobutsu

空間の各点各点に「電子用のバネ振り子」「光子用のバネ振り子」「アップクォーク用のバネ振り子」（以下同文）があって、粒子がいない時はみんな最低エネルギー状態なんだけど、それが揺れると粒子になる（その「揺れ」を我々は粒子と観測する）という。@sikano_tu

前野［いろもの物理学者］昌弘 @irobutsu

普通、「◯◯粒子用のバネ振り子」はエネルギーが最低の時は中心にいる（正確には量子論だから零点振動状態にいる）んだけど、ヒッグス粒子用のバネは、なぜか（なぜか！）エネルギーが最低の時に中心にいない。その意味で「水面が０じゃない」わけです。@irobutsu @sikano_tu

前野［いろもの物理学者］昌弘 @irobutsu

質量が大きい粒子ってのは、バネ定数が大きくて振動しにくいわけです。古典力学ならバネ定数大きくても力加えれば多少は振動するけど、量子力学だからある程度の大きさのエネルギーを集中して与えないと振動してくれない。それが加速器の役目です。@sikano_tu @kirara01031

前野［いろもの物理学者］昌弘 @irobutsu

「真空が相転移するなんて、そんなことあるかいな。それはまぁモデルみたいなもんで本当の宇宙はそんなもんじゃ…　　　え？…　　　ほんまやーっ！」ってのが今回の騒ぎ。RT @kirara01031 ：@irobutsu @sikano_tu ・・・空間が相転移する。真空が・・かな。

hoshi2011 @Exphysicist

まだ混乱してますか？ヒッグズ粒子を解りやすく説明するには？theAtlantic紙の基本粒子相関図。 http://t.co/PrX5q6IY　

hoshi2011 @Exphysicist

この基本粒子相関図はよく考えてある。クォークとレプトンは６種類ずつあることを考えると、ヒッグズ粒子はまさしく扇の要に位置にある。それが「出てきた」わけだから、他のものが見つかったのとはわけが違う。 http://t.co/PrX5q6IY

🐱野尻美保子(1) @Mihoko_Nojiri

相互作用で線をひいたのか。RT @Exphysicist: この基本粒子相関図はよく考えてある。．．．． ヒッグズ粒子はまさしく扇の要に位置にある。それが「出てきた」わけだから、他のものが見つかったのとはわけが違う。 http://t.co/P6t4h2qH

🐱野尻美保子(1) @Mihoko_Nojiri

（ヒッグスの真空期待値に重力かからないんですかぁ〜みたいな質問がきたらやだなと思っていたのだが無事に迎える週末）

🐱野尻美保子(1) @Mihoko_Nojiri

重力がくっつくのはエネルギーなんだけど、ヒッグスが真空期待値をもってるほうがエネルギーが低いじゃないですか。RT @kahukanoochan: @Mihoko_Nojiri 　ヒッグスの真空期待値に重力かからないんですかぁ　とは言いませんが、全空間の積分は、発散しますね。

🐱野尻美保子(1) @Mihoko_Nojiri

ヒッグスポテンシャルが一番低いところ＝ヒッグスの真空期待値があるところ＝今の真空がどうしてそんなにエネルギーが０に近いの？っていうのが宇宙項問題。ヒッグス場の真空期待値が０の場所のエネルギーはもっとずっと高い。一番低い場所を０に調整したのはだれ？@kahukanoochan

🐱野尻美保子(1) @Mihoko_Nojiri

でも宇宙のエネルギー密度がそんなに高かったら宇宙がどんどん膨脹して生物も発生する暇ないし、あんたも生まれへんからそんな余計な心配せんでよろしい、というのが人間原理とか多宇宙理論（いってみただけ）とかそいうやつ。

前野［いろもの物理学者］昌弘 @irobutsu

だから、ヒッグス場の場合もエネルギー最低は粒子数０。で、エネルギー最低で粒子数０のくせに、なぜかヒッグス場の値は０じゃねーよ、ってのがヒッグスのヒッグスたるところです。@morikuni_net

前野［いろもの物理学者］昌弘 @irobutsu

所詮微小振動なんで調和振動的ですよ。振動の原点がずれているだけで。RT @morikuni_net :ヒッグス場の振動は光子的（調和振動的）でないということですか？もしかしてあのワインボトルポテンシャルに束縛されてるとか？

前野［いろもの物理学者］昌弘 @irobutsu

ああ、その質問はクリティカルだ。その自由度が「ゲージ粒子に食われた」部分です。RT @morikuni_net ：なるほど。それがワインボトルの意味する所ですか。ところであのポテンシャルは回転方向に対称性がありますが、この自由度の意味する所は何なんでしょうか？たびたび恐縮です

前野［いろもの物理学者］昌弘 @irobutsu

実際には南部・ゴールドストン・ボソンは出てこなくて、その替りに、W粒子やZ粒子が質量を持ちます。何が「替りに」なのかというと、WやZや光子などの粒子は「ベクトル粒子」なんですが、質量のあるWとZは３自由度のベクトル、光子は２自由度のベクトルです。@morikuni_net

前野［いろもの物理学者］昌弘 @irobutsu

もともと質量のなかったWとZ（２自由度だった）が質量のあるWとZ（３自由度になった）に変わった、その分増えた自由度が実は消えたヒッグスの３自由度です（Wは粒子・反粒子があるので２倍に数える）。@irobutsu @morikuni_net

前野［いろもの物理学者］昌弘 @irobutsu

「真空のさざ波とHiggs粒子から、ぬいぐるみ（案）の改良まで」をトゥギャりました。 http://t.co/ERBnT28k

前野［いろもの物理学者］昌弘 @irobutsu

同じじゃないです。元々は４種類のゲージ粒子があったんだけど、ヒッグスがどんな真空期待値を持ったかによって、１種類だけが「助かる」。RT @morikuni_net :光子もZボソンも電荷０でスピン１なのに、Zだけ質量を獲得できるのは何でなんでしょうか？もともと同じものだった？

前野［いろもの物理学者］昌弘 @irobutsu

ほんとはもっと大きい対称性なんですが、球対称の場合のアナロジーで言うと、地球が完全な球だとしたら、元々は「ｘ軸回り、ｙ軸回り、ｚ軸回り」の３つの回転に対して対称。ところがここで誰か（ヒッグスさん）が「ここが北極点」と決めた（続く）@irobutsu @morikuni_net

前野［いろもの物理学者］昌弘 @irobutsu

「北極点」が決められたことによってその北極点を軸とする軸回りの回転はまだ不変だけど、それ以外の二つの回転に対しては不変でなくなる（その回転すると北極点が回っちゃうから）。「点」を一つ決めると１つの対称性が生き、残りは死ぬ（続く）@irobutsu @morikuni_net

前野［いろもの物理学者］昌弘 @irobutsu

同じことがヒッグスの真空期待値でも起こって、ヒッグスの真空期待値がどんな値だったかによって、その値を変化させる対称性（３つある）は「死んで」、一つの対称性が残る。どの対称性が生き残るかは、ヒッグスさん任せ（続く）@irobutsu @morikuni_net

前野［いろもの物理学者］昌弘 @irobutsu

で、生き残り対称性に関係するゲージ粒子である光子は質量がないまま、残りの３つは質量を得るということになります。どれが質量なしになるかは、ヒッグスがどんな真空期待値を持ったかで決まって、「たまたまこの宇宙ではこっちだった」といことに。@irobutsu @morikuni_net