2014年05月30日

ミクロの世界その3 素粒子その2(力を伝える素粒子)

ミクロの世界その3 素粒子その2(力を伝える素粒子)

素粒子と書いておきながら、先に説明しそびれた中間子について簡単に説明します。
核子・・・原子核の構成物質なので陽子と中性子のことを指します 
核力・・・核子の間に働く力のことです。

中間子.png左図上部に示しますように中間子はクォークと反クォークで構成されます。反の意味は後ほどのブログで説明します。

左図中段にもう少し詳しく描きましたが、クォークと反クォークはグルーオンという力を伝える素粒子(この後で説明します)を素早くキャッチボールすることで強く結合しています。中間子は三個の素粒子で構成されていますので、素粒子ではありません。

そして左図下段に示すように、核子である中性子や陽子は、この中間子を高速でキャッチボールすることで強く繋がれています。これが原子核が+同士で反発してもバラバラにならない理由です。

この考えは日本の湯川氏によって1935年に提唱され、1947年にイギリスのパウエル氏によって実証されました。1949年湯川秀樹氏は日本人で始めてノーベル賞を受賞しました。












ええと前振りが長くなりましたが、ここから力を伝える4つの素粒子について説明します。

クォークが三個集まって陽子や中性子になり、原子核の周りを電子が周回することによって原子が成り立っています。クォークがバラバラにならないよう、上に述べましたが原子核が崩壊しないよう、また原子核の周りから電子が逃げてしまわないように強く引き留めておく必要があります。

一方地球は太陽と見えない力で引き合っています。地球と月の関係も見えない力で引き合っています。さらには太陽系の各惑星は太陽と相互に見えない力で引き合っています。銀河系もしかり、人間と地球の関係もしかりです。

このようにミクロからマクロまで幾つかの見えない力でつながることによって、あらゆる物質は成り立っているわけです。

この見えない力は、下表に示すように4つ(強い力、弱い力、電磁気力、重力)あります。この4つの力を伝えるのは、素粒子(ゲージ粒子)です。

力を伝える素粒子.png

強い力はグルーオンという素粒子(8種類あるそうです)が伝えます。弱い力はウィークボソンという素粒子(三種類あります)が伝えます。電磁気力は光子(フォトン)という素粒子が伝えます。最後の重力を伝える重力子ですが、残念なことにまだ見つかっていません。

このようにミクロからマクロまで、この4つの力が働くので宇宙の秩序が保たれています。力を伝える素粒子の働き方は中間子の時と同じです。くっつきたい二つの物質の間で、力を伝える素粒子を高速で交換(キャッチボール)することによってつなぎ止めておきます。

4つの力の力を伝える素粒子、4つの力の強さ比較、4つの力の届く距離を下表に示します。


4つの力比較.jpg

力の強さ、届く範囲は千差万別ですが、このバランスが重要らしいです。もし大きく違っていれば、宇宙は生まれなかったかもしれませんし、我々人類も現れなかったでしょう。


力の相互作用
力を伝える粒子のキャッチボールといいましたけど、以下はもう一つの例えです。
ええと遠距離恋愛中のカップルがいまして、昔ならこの二人を結びつけるのは古くは手紙、新しい方では固定電話だったのではないでしょうか。最近ではメールやラインといったとこかな?
このカップルがくっつきたい物質で、くっつける力(力を伝える粒子)がメールやラインといったところでしょうか。
スマフォは電磁波(光子の一つ)で通信しているのでボールよりは良いかなと思いまして 笑

このあと、四つの力それぞれについて不定期でブログアップして行く予定です。

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posted by SR400 at 19:07| Comment(0) | ミクロの世界 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
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