素粒子論へのQ&A

Q『超弦理論』では、「素粒子の標準模型」のハドロン・ゲージ粒子・ヒッグス粒子をどのように識別しているのですか?また、バリオンを構成する3世代のクォーク(反クォーク)をどのように識別しているのですか?

A まず、ハドロンとはクォーク(反クォーク)からできている粒子のことで、バリオンとメソン(中間子)に分類できます。現在の素粒子は、クォーク・レプトン・ゲージ粒子・ヒッグス粒子からなり、『超弦理論』では、弦の基準振動の違いによってそれらを表現しています。


Q 「素粒子の標準模型」の中間子は、クォークと反クォークでできているが、物質・反物質でできているため、γ線(光子)になって消滅してしまわないのか

Aクォークの間には電磁相互作用だけでなく強い相互作用がはたらくので寿命は短いですが、安定な中間子が存在します。 


Q 現代の素粒子物理学では、「強い相互作用」を記述する『量子色力学(QCD)』、「弱い相互作用」と「電磁相互作用」を記述する『ワインバーグ・サラム理論』は『大統一理論(GUT)』として完成しているのか?

A これら3つの相互作用を統一する大統一理論(GUT)はいくつか提唱されていますが、実験的な証拠はまだ得られていません。


Q 「場の量子論」とは、量子力学のことを言うのか?

A 量子力学と特殊相対性理論を融合したものが「場の量子論」です。(量子力学との大きな違いは、空間を時間と同等な力学変数でないパラメーターとして扱います。)


Q サイエンスカフェ(2018/11/15)で、弦についての位置と時刻の不確定性が示されたが、これは「量子力学」で、波動関数は「超弦理論」には現れないことを意味するのか?つまり、「超弦理論」では4次元時空も不確定性をもつ確率的存在と言えるのか?

A 「超弦理論」でも量子論としての波動関数は定義できます。これを用いて、さまざま量の確率分布が計算できます。4次元時空が現れる確率も計算できます。


Q 「超弦理論」が創る我々の住む宇宙は、たまたま我々が住んでいる偶然の産物であり、「マルチバース(多元宇宙論)」を認めることでいいのか。

A 「超弦理論」のような量子重力理論においては、「マルチバース」が自然に現れるという説があります。