２４ 標準理論（標準モデル）【宇宙とは】宇宙との対話

２４　標準理論（標準モデル）【宇宙とは】宇宙との対話

・電弱統一理論と量子色力学は、現代素粒子物理学の基礎であり、あわせて標準理論あるいは標準モデルと呼ばれている。
・標準理論は電磁気力、弱い力、強い力を記述するための理論のひとつ。
・標準模型の素粒子は物質を構成するフェルミ粒子(フェルミオン)、力を媒介するゲージ粒子、質量の素になるヒッグス粒子からなる。
・力はボース粒子（ボソン）のキャッチボールで生じる。

※電磁気力・弱い力・・・ワインバーグ＝サラム理論(Weinberg-Salam theory、WS理論 電弱統一理論　(1967）、小林・益川理論(1973)等
※強い力・・・量子色力学(Quantum chromodynamics、QCD 1970年代後半）

・宇宙のエネルギー密度の約１／４を暗黒物質が占めていることが明らかになっているが、 標準模型には暗黒物質の候補となる粒子が存在しない。そのため、暗黒物質の正体を素粒子に求める場合は標準模型の拡張が必要である。

○標準モデル

※世代とはそれぞれの組を、質量の軽い順に並べたというだけのもので、第２世代以降の素粒子は宇宙の創成時に存在し、現在の地球には存在しない。
※トップクォークの質量はアップクォークの約５万倍。金の原子くらいの重さ。
※ボース粒子は力を媒介し、パウリの排他原理に従わず、同じ場所にいくらでも詰め込むことができる。
（・原子と原子は電磁気力でくっついている。）
（・電磁気力は粒子が光子を交換することで伝わる。)
※パウリの排他原理：二つのフェルミ粒子は同一の量子状態を占めることはできない。
（二つのフェルミ粒子は、不確定性原理の課する制限の中で、位置と速度の両方が同じになることができない。）
・・・もしこの世界が排他原理なしで創造されたとすれば、クォークは別々 の、はっきり確定した陽子と中性子を形づくらなかっただろう。そして、それらが電子といっしょになって別々の、はっきり確定された原子を形づくることもなかっただろう。原子はすべて崩壊して、 ほぼ一様な高密度の“スープ”を形づくったことだろう。
※強い力：電磁気力：弱い力：重力
＝１：１０のマイナス２乗：１０のマイナス５乗：１０のマイナス４０乗
※フェルミ粒子（物質粒子）とボース粒子（力の粒子）は量子論的な次元で入れ替わる。