前野(@irobutsu)先生によるヒッグス粒子の授業

前野(@irobutsu)先生にヒッグス粒子についてご教授いただきました。生徒(@morikuni_net)は古典物理と量子力学には多少心得がありますが、素粒子論はカラキシです。学習の過程をご覧ください
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ʇɥƃıluooɯ ǝıʇɐs 𖥶 Re-seT @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?持っているエネルギーってあるんだと思うけどそれはいずれ無くなるの?とか、気になります。 RT @Mihoko_Nojiri: @irobutsu 粒子と時間は関係ないよ。

2012-07-07 14:19:56
前野[いろもの物理学者]昌弘 @irobutsu

ヒッグス「粒子」の方だと普通に「粒子」なんで位置も運動量も変化するわけですが、「質量を与える」だの「ゲージ不変性を破る」だのをしているのはヒッグス「場」の真空期待値で、こっちは(すくなくとも今の宇宙では)場所にもよらず時間変化もしてない、と考えていいと思います。@tsatie

2012-07-07 17:20:46
森 邦彦 C103 12/30(土) 東U-39a「げんそけん」 @morikuni_net

素励起みたいなイメージなんでしょうか?にしても単独(?)で観測にかかっている RT @irobutsu: ヒッグス「粒子」の方だと普通に「粒子」なんで位置も運動量も変化するわけですが、「質量を与える」だの「ゲージ不変性を破る」だのをしているのはヒッグス「場」の真空期待値

2012-07-08 00:15:01
前野[いろもの物理学者]昌弘 @irobutsu

そういうこと言うと素粒子みんな素励起みたいなもんですけど(^_^;)。「真空期待値」は「水平線」で「粒子」は「その上にできるさざ波(の量子化した奴)」ってイメージ。RT @morikuni_net :素励起みたいなイメージなんでしょうか?にしても単独(?)で観測にかかっている

2012-07-08 06:08:33
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

2012-07-08 06:19:02
森 邦彦 C103 12/30(土) 東U-39a「げんそけん」 @morikuni_net

ということは、ヒッグス場が本質で、ヒッグス場を伝わる素励起(量子化された波)がヒッグス粒子という理解が正しいということでしょうか @irobutsu 「真空期待値」は「水平線」で「粒子」は「その上にできるさざ波(の量子化した奴)」ってイメージ

2012-07-08 12:13:56
森 邦彦 C103 12/30(土) 東U-39a「げんそけん」 @morikuni_net

電磁場の最低エネルギーは光子数0で1/2hν>0ですが、ヒッグス場の場合は粒子数0状態よりさらにエネルギーの低い状態があるということですか? @irobutsu 電磁場は真空期待値は0で最低エネルギー。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

2012-07-08 12:17:14
前野[いろもの物理学者]昌弘 @irobutsu

粒子数ってのは「エネルギー最低(基底)状態」からどれだけエネルギーが励起しているか」で数えるのです。RT @morikuni_net :電磁場の最低エネルギーは光子数0で1/2hν>0ですが、ヒッグス場の場合は粒子数0状態よりさらにエネルギーの低い状態があるということですか?

2012-07-08 13:40:02
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

2012-07-08 13:41:28
森 邦彦 C103 12/30(土) 東U-39a「げんそけん」 @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? @irobutsu

2012-07-08 14:38:14
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?

2012-07-08 14:41:00
森 邦彦 C103 12/30(土) 東U-39a「げんそけん」 @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 @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

2012-07-08 14:58:07
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

2012-07-08 15:11:52
あ〜る菊池誠(反緊縮)公式 @kikumaco

ななな、南部ゴールドストン・ボゾーン! “@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

2012-07-08 15:13:45
前野[いろもの物理学者]昌弘 @irobutsu

ゲージ粒子が「食わない」場合は回転方向は質量のない粒子になる、それが南部・ゴールドストン・ボソンです>森邦彦さん。RT @kikumaco :ななな、南部ゴールドストン・ボゾーン! “ RT @morikuni_net :【略】あのポテンシャルは回転方向に対称性がありますが

2012-07-08 15:17:43
前野[いろもの物理学者]昌弘 @irobutsu

なんで回転方向に対応するのが質量のない粒子かというと、回転方向に動いても御ポテンシャル(位置エネルギー)が変化しない。これすなわちそっち方向のバネのバネ定数が0ってことだから。@irobutsu @kikumaco @morikuni_net

2012-07-08 15:19:06
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

2012-07-08 15:23:51
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

2012-07-08 15:25:37
森 邦彦 C103 12/30(土) 東U-39a「げんそけん」 @morikuni_net

通常は分散が「周波数∝波数」な光子も、「周波数∝波数^2」になるような状況におくと質量を持ち得ますが、質量0の粒子が南部・ゴールドストン・ボソンから質量を獲得するってのも、大雑把に言うとこういうカラクリという理解でよろしいのしょうか? RT @irobutsu

2012-07-08 21:07:37
前野[いろもの物理学者]昌弘 @irobutsu

もともと南部先生が「自発的対称性の破れ」を言い出したのはマイスナー効果です。だからまさにそのアナロジー。 RT @morikuni_net :通常は分散が「周波数∝波数」な光子も、「周波数∝波数^2」になるような状況におくと質量を持ち得ますが、【略】

2012-07-09 00:14:32
森 邦彦 C103 12/30(土) 東U-39a「げんそけん」 @morikuni_net

「そのアナロジー」とは、僕の理解(「周波数∝波数」→「周波数∝波数^2」)は○ or ×のどっちということでしょうか?確認です。すみません RT @irobutsu: もともと南部先生が「自発的対称性の破れ」を言い出したのはマイスナー効果です。だからまさにそのアナロジー

2012-07-09 00:41:25
前野[いろもの物理学者]昌弘 @irobutsu

◯です。ヒッグスの場合の厳密な式はあくまで相対論的な、(周波数)^2=(波数)^2+(質量)^2ですが。 RT @morikuni_net :「そのアナロジー」とは、僕の理解(「周波数∝波数」→「周波数∝波数^2」)は○ or ×のどっちということでしょうか?確認です。すみません

2012-07-09 00:44:17
森 邦彦 C103 12/30(土) 東U-39a「げんそけん」 @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? RT @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 @irobutsu

2012-07-08 20:38:55
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?

2012-07-09 00:05:08
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