素粒子の質量と相互作用について

ヒッグス粒子に関連した量子力学の解説。ただ、こっちはより歯ごたえがあるかも。基本と言えば基本なんでしょうが…。
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🐱かぼちゃ大王のみほちゃん(重大警戒中) @Mihoko_Nojiri

素粒子の間にはたらく相互作用ってエネルギーが変わるとどんどん変わっていく。例えば電磁相互作用は短い距離(高いエネルギー)にいくと強くなるし、強い相互作用(原子核を一つに纏めてるちから)は弱くなる。

2012-07-07 11:38:25
🐱かぼちゃ大王のみほちゃん(重大警戒中) @Mihoko_Nojiri

これはどうしてかというと、力を伝えているグルーオンとか光子とかが短時間、短距離のあいだに粒子反粒子に変わる効果で力が遮蔽されたり強められたりするから。

2012-07-07 11:39:32
🐱かぼちゃ大王のみほちゃん(重大警戒中) @Mihoko_Nojiri

素粒子の相互作用は低いエネルギーで調べると、何の規則性もないようにみえるけど、高いエネルギーで調べるとお互いの間の関係がみえてきて、「ゲージ対称性」がみえてくる。ほんとの素粒子の相互作用は高い対称性をもっているんだけど、低いエネルギー(つまり遠くから)眺めているとわからない。

2012-07-07 11:43:06
🐱かぼちゃ大王のみほちゃん(重大警戒中) @Mihoko_Nojiri

なので、素粒子論やってる人は、なるべく高いエネルギーの素粒子の性質を考えて、そこにさらに大きな規則性がないかな、とか、短い距離でなんらかの規則性を仮定して、低いエネルギーの現象が予言できないかな、とかそういう夢をもっている。

2012-07-07 11:44:45
🐱かぼちゃ大王のみほちゃん(重大警戒中) @Mihoko_Nojiri

とくにそのなかでもインパクトがあった理論に大統一理論というのがあって、これはなんと強い相互作用と弱い相互作用と電磁相互作用のもとになっている3つのゲージ相互作用が、高いエネルギースケールで一つのゲージ相互作用になってしまうという超お得理論。

2012-07-07 11:46:30
🐱かぼちゃ大王のみほちゃん(重大警戒中) @Mihoko_Nojiri

重力は最後。RT @Yougen_Sato: あれ?重力も含まれていると思っていた。RT @私 大統一理論というのがあって、これはなんと強い相互作用と弱い相互作用と電磁相互作用のもとになっている3つのゲージ相互作用が、高いエネルギースケールで一つのゲージ相互作用

2012-07-07 11:51:38
🐱かぼちゃ大王のみほちゃん(重大警戒中) @Mihoko_Nojiri

Qcd相転移がある"@irobutsu: ああそういう言い方すると、ヒッグスなければスケールみたいなもんがないですね(重力入れると出てくるか)。@kahukanoochan"

2012-07-07 12:43:13
🐱かぼちゃ大王のみほちゃん(重大警戒中) @Mihoko_Nojiri

ヒッグスなくても相互作用が強くなったところにスケールができる。あまり話を大きくしてはいけない。

2012-07-07 12:44:43
🐱かぼちゃ大王のみほちゃん(重大警戒中) @Mihoko_Nojiri

衝突したら重心けいの質量は0じゃないから"@irobutsu: いや元々のお話は「masslessの粒子しかなかったらその粒子の固有時が0だから時間のスケールがない」って話で… 相互作用でスケールが入ってくるかな。

2012-07-07 12:54:13
🐱かぼちゃ大王のみほちゃん(重大警戒中) @Mihoko_Nojiri

くりこみ"@irobutsu: それはこないだ同じような話をしてたなぁ。しかし相互作用の結合定数が次元を保たない場合、そのスケールはどこからくると考えればいいんだっけ?

2012-07-07 13:01:04
kikumaco(11/22,2/13ビッグアップル) @kikumaco

古典力学の最初のほうでは、僕もそう教えてますよ “@irobutsu: しかしそうすると単純な次元解析で「スケールを表現できる定数が入ってないからこの理論ではスケールは決まらない」みたいなことを書く時には注意が必要だなぁ(さっき力学の本にその辺書こうとしてたのだが)。”

2012-07-07 13:10:55
kikumaco(11/22,2/13ビッグアップル) @kikumaco

.@irobutsu 初等的な古典力学で次元解析とスケールの話をするのはすごく重要で、それこそ、粘性抵抗がはいったとたんにスケールが決まるとか、教えるべきですよね。脚注が要るだろうか。いらないと思うけどなあ

2012-07-07 13:16:39
kikumaco(11/22,2/13ビッグアップル) @kikumaco

.@irobutsu 自由落下に粘性抵抗をいれたとたんにスケールが出現するのは、教育的だと思ってるんですよ

2012-07-07 13:26:51
kikumaco(11/22,2/13ビッグアップル) @kikumaco

特徴的な時間スケールや長さスケールという概念は早く身につけたほうがいいよね。力学でやる “@irobutsu: その辺は次の本のどっかになんとか入れるつもりです。 RT @kikumaco 自由落下に粘性抵抗をいれたとたんにスケールが出現するのは、教育的だと思ってるんですよ”

2012-07-07 13:32:38
🐱かぼちゃ大王のみほちゃん(重大警戒中) @Mihoko_Nojiri

一方で、僕らが実験でみているヒッグス粒子の質量変数って 100 GeV 程度のもの. するともしもGUT scale の 10^15GeV の量のものが100 GeV(つまり 10^-11 % 動いただけで、素粒子の世界が全くちがったものになってしまう。

2012-07-07 14:08:34
🐱かぼちゃ大王のみほちゃん(重大警戒中) @Mihoko_Nojiri

神様がGUT スケールのパラメーターをちょっとだけ動かしたら、粒子の姿がまるで変わってしまうというのは理論的にはとても不気味なことで、ある人はこれを朝おきたら鉛筆がすました顔で机の上にとんがったほうを下にして立っているような状態、と表現した。(Nature だったかな。)

2012-07-07 14:10:17
🐱かぼちゃ大王のみほちゃん(重大警戒中) @Mihoko_Nojiri

まともな人だと、これはなんか仕掛けがあると思うーーつまり、僕らの扱えるエネルギースケールで実験して得た結果から組み立てた素粒子標準模型というのは「なんかおかしいところが」があって、これをなんとかしてくれるような新しい相互作用とか理論とかあるはずだっつう。

2012-07-07 14:13:36
🐱かぼちゃ大王のみほちゃん(重大警戒中) @Mihoko_Nojiri

GUT ってさっきかいちゃったけど、力が一つになるスケール「大統一理論」(GUT=Grand Unified Theory) が実現されるスケールのことね。

2012-07-07 14:14:55
🐱かぼちゃ大王のみほちゃん(重大警戒中) @Mihoko_Nojiri

(GUT を信じなくても重力が強くなるスケール 10^19 GeV が本当の理論と思って計算をしても結果は同じ。業界向け:2次発散は引けばという人がいるが、超対称性という2次発散がない理論にまずいって、そこでSUSY scale を大きくとると2次発散がちゃんとみえるので)

2012-07-07 14:18:46
🐱かぼちゃ大王のみほちゃん(重大警戒中) @Mihoko_Nojiri

で、何がいいたいかというと、ヒッグスが見つかったらおしまいというわけじゃなくて、ヒッグスがある理論って何かおかしいところがあって、まだ他の素粒子があるんじゃないかな、LHC でそれが探せるんじゃないかな、って期待しているっていうこと。

2012-07-07 14:21:02
🐱かぼちゃ大王のみほちゃん(重大警戒中) @Mihoko_Nojiri

ヒッグス粒子ってのは普通の粒子で粒子同士が衝突すると作られるし、作られると崩壊するよ。実験的に探すことができる。RT @tsatie: 基本的な事かもしれないけど、ヒッグス粒子って粒子自体は時間が変わっても変化しないの?位置は変化するの?

2012-07-07 14:22:12
🐱かぼちゃ大王のみほちゃん(重大警戒中) @Mihoko_Nojiri

ヒックス粒子が質量をつくるっていう一般的にやる説明がよくなくて、粒子に質量をうみだしているのは真空期待値。@tsatie さんなら数学でいっちゃっても大丈夫だからいっちゃうと 普通の素粒子が運動量 p をもってると exp (-ipx ) っていう波動関数になるんだけど、

2012-07-07 14:24:01
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コメント

luckdragon2009(rt多) @rt_luckdragon 2012年7月8日
最初のとっかかりに、 http://togetter.com/li/333092 (ヒッグスが質量のもとっていうけど、ヒッグスの質量はどこからきたの) を読んでおく必要あると思う。
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luckdragon2009(rt多) @rt_luckdragon 2012年7月8日
いや、必要、というより、読んでおくと、理解が進みやすい、という感じか。(ヒッグス質量変数、ヒッグス真空期待値の話、各自の質量の元、の説明が出てくるので。)
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