10.　“素スピノールからの創発モデル”と予測について


　“素スピノールからの創発モデル”と予測について考察するために、次の3つを例として考察する。

1.β崩壊について──

　　　ニュートリノを放出しない二重ベーター崩壊は、実際に起こりうるかどうか？

　β崩壊現象──　 つまり、ダウンクォークから、W^-ボソン（電子＆反電子ニュートリノ）が放出され、アップクォークになる過程は、“素スピノールからの創発モデル”によって、次のように表現できる。

　左巻きダウンクォークと、アップクォークヒッグス場の中の右巻き反アップクォークが結びつき、それ（π⁻中間子）が弱い相互作用により、ウィークボソンになると同時に──　　右巻きアップクォークが放出されている。

　この過程により、左巻きダウンクォークが、右巻きアップクォークに変化したように見える。

　なお、π⁻中間子から、弱い相互作用により、ウィークボソンに変化する過程の詳細は、次のようになる。

π−中間子				（弱い相互作用により） ウィークボソンに変化
	＋		→	（＝ ）
左巻きダウンクォーク		右巻きの反アップクォーク		ウィークボソン

　もう一つの、β崩壊現象──　 アップクォークから、W^＋ウィークボソン（右巻き陽電子＆左巻き電子ニュートリノ）が放出され、ダウンクォークになる過程は、“素スピノールからの創発モデル”によって、同様に、次のように表現できる。

　左巻きアップクォークと、ダウンクォークヒッグス場の中の右巻き反ダウンクォークが結びつき、それ（π^＋中間子）が弱い相互作用により、W^＋ウィークボソンになると同時に──　　右巻きダウンクォークが放出されている。

　この過程により、左巻きアップクォークが、右巻きダウンクォークに変化したように見える。

　なお、π^＋中間子から、弱い相互作用により、W^＋ウィークボソンに変化する過程の詳細は、次のようになる。

π＋中間子				（弱い相互作用により） W＋ウィークボソンに変化
	＋		→	（＝ ）
左巻きアップクォーク		右巻きの反ダウンクォーク		W＋ウィークボソン

　各素粒子の変化（相互作用）の仕方を表記したものを、化学反応式に習って、“スピノール反応式”と呼ぶこととする。

　自然界で単独で起こるのは、「左巻きダウンクォークと、アップクォークヒッグス場の中の右巻き反アップクォークが結びつき、このπ⁻中間子から、弱い相互作用により、ウィークボソンに変化する過程」の方だけである。

　「左巻きアップクォークと、ダウンクォークヒッグス場の中の右巻き反ダウンクォークが結びつき、π^＋中間子から、弱い相互作用により、W^＋ウィークボソンに変化する過程」の方は、スピノール反応式はぴったり書けるが、エネルギー上の理由で（質量について、「ダウンクォーク>アップクォーク」であるので）、実際には、単独で起きることはない。
（これは、“ぴったりとスピノール反応式で表現できる”ことだけ、実際に、自然界で起こるとは限らないという例であると言える）

　しかし、単独ではなく、他の反応が組み合わさったりして、エネルギーが供給されると、実際に起こることがある。

　つまり、“エネルギーの高低”が、実際に、自然界で起こるかどうかを決めることになる。
　それは、化学反応と同じである。

　“ぴったりとスピノール反応式で表現できる”場合、その反応が実際に起きるかどうかを決めているかというとエネルギーである。　よって次の結論を得られる。

　結論10.1　“素スピノール反応式”に“エネルギーの高低”を組み合わせることで、反応が起きるかどうかを予測できる。

※もし、さらにエネルギーが高い状態であるなら、生じたウィークボソンが各種“四極子”と相互作用し──　ミューオンや反ミューニュートリノが放出されるだろうと考えられる（考察9）。　このことも、“エネルギーの高低”が反応が実際に起こるかどうかを決めている例と言える。



　さて、“ニュートリノを放出しない二重ベーター崩壊”が起きるためには、先のβ崩壊で生じた右巻き反電子ニュートリノ（＝右巻き電子ニュートリノ）から生じた左巻き電子ニュートリノ（ヒッグス機構による）をダウンクォークが吸収して、アップクォークになり、電子を放出する過程が起きる必要があると言われている。

左巻き電子ニュートリノ		左巻きダウンクォーク		アップクォーク		電子
	＋		→		＋

　「左巻き電子ニュートリノ（ヒッグス機構による）をダウンクォークが吸収して、アップクォークになり、電子を放出する」というような過程は、スピノール反応式を見ると、起こりえないことが分かる。
　なぜなら、左右の式の間で、数が全く合っていないからである。
　そして、“弱い力を担う〈ウィークボソン〉”がどこにも登場していないからである。

　しかし、少なくとも、“ニュートリノを観測しない二重ベーター崩壊”の方は、起こりうると考えられる。
　なぜなら、「W⁻ウィークボソンを生じるようなβ崩壊現象によって生じた反電子ニュートリノと、W^＋ウィークボソンを生じるようなβ崩壊現象によって生じた電子ニュートリノが対消滅する」過程が起こると考えられるからである。

　さらに、もし、「β崩壊現象によって生じたW⁻ウィークボソンとW^＋ウィークボソンが直接に対消滅する過程」が存在するとしたら、“ニュートリノを放出しない二重ベーター崩壊”も起こりうることになる。

　つまり、「ニュートリノが、実際に放出されているのかされていないのか」については、“観測の力”だけでは判断できない、ということになる。
　果たして、「ニュートリノが、実際に放出されているのかされていないのか」を“理論の力”で判断で出来るようになるだろうか？　　詳しい検討が、今後の課題である。

2. 陽子崩壊について


　SU（5）の理論は、陽子が、長い時間をかけて──　「ニュートリノとπ中間子」または「陽電子とπ中間子」に崩壊すると予測している。

　スピノール反応式を書いてみる。

陽子		π＋中間子				ニュートリノ
	→		＋		＋

　陽子が「ニュートリノとπ中間子」に崩壊することは、右で電荷の数が全く合っていないので、極めて起こりにくいと予測できる。

陽子		π0中間子				陽電子
	→		＋		＋

　陽子（uud）が「陽電子とπ⁰中間子（du）」に崩壊することは、少なくとも、左右で数が合っているようである。
　しかし、果たして、この反応は実際に起こるであろうか？

　よく見ると、2つつのアップクォークから、反ダウンクォークと陽電子ができれば起こるかもしれないと分かる。

アップクォーク		アップクォーク		反ダウンクォーク		陽電子
	＋		→		＋

　そして、その反応が起こるためには、プラスプレオンと中性プレオンが、たった1箇所交換されれば十分であることが読み取れる。

　しかし、果たして、現在の宇宙環境の中で本当に、この反応が起こりうるであろうか？
　きわめて起こりにくいのではないだろうか？

　例えば、かりに、弱い相互作用によって、アップクォークがダウンクォークに変わる過程で“陽電子”が放出されることを利用して説明しようとしても、困難であることがわかる。

				W＋ウィークボソン
アップクォーク		ダウンクォーク		陽電子		電子ニュートリノ
	→		＋		＋

　そして、弱い相互作用のみならず──　 少なくとも、強い相互作用や電磁気力、原始的な力（原始的な電磁気力）でも、説明できないと思われる。

　残るは、重力である。
　たしかに、宇宙開闢間もないとき、あるいは、新しいブラックールの中心部といった、ある特殊な条件では、陽子は崩壊するだろう。（→考察12）　（少なくとも、クォーク＆グルーオンに分解する、クォーク＆グルーオングルーオンプラズマの状態が考えられている）

　しかし、それは、クォークから、うまく陽電子に転換して、という形での陽子崩壊ではない。

　つまり、“素スピノールからの創発モデル”は、次のことを予測する。

　予測10.2　現在の宇宙環境では、“クォークが、電子やニュートリノ等に変換される”ことによって、陽子が崩壊することはない。

　※クォークや電子ができあがるまでの歴史を考えることも重要になると思われる。　（下記の考察）

3.物質の起原について──
　10億の“物質＆反物質のペア”に対して、1つの物質が存在したことは、どのようにして生じたか？


　宇宙開闢後まもない出来事について、「（物質と反物質の）10億のペアが互いを打ち消し合ってマイクロ波背景放射の光子を生み出しているときに、打ち消し合う相手のいないクォークがたった一個だけ生き残った」と言われている。（※『宇宙の素顔』　マーティン・リース　青木薫訳　講談社ブルーバックス）

　一方、「10億の“物質＆反物質のペア”の消滅に対して、1つの物質が存在するようになった」ことが、“CP対称性の破れによって生じた”とも言われているが、それだけではまだ説明が足りないと言われている。

　この「10億の“物質＆反物質のペア”の消滅に対して、1つの物質が存在するようになった」ことを、“素スピノールからの創発モデル”にて、どのように説明できるかを、これから考察していく。



　主要な粒子（第1世代）を構成する“プレオン∴”について、その電荷組成のみを表にしてみる。

　物質（粒子）を得るためには、“プレオンの電荷の比率”が、例えば、“＋ < −であればよい──”ということにはならない。
　なぜなら、例えば、“＋ < −”だとすれば、電子が多くなると同時に、反アップクォークおよび、反陽子の方も多くなるからである。

　“電子と陽子が同時に多数派になる”ことは、どうしたら可能になるのだろうか？
　“この宇宙の全電荷は全体としてプラスマイナス0なっている”（『宇宙の素顔』　マーティン・リース　青木薫訳　講談社ブルーバックス）とのことなので、電子と陽子は、同数存在すると考えてみた。　そして、電子と陽子の構造を見ると、電子と陽子が全く別々のルートで作られることによって、たまたま同数に至ったとは考えにくいと思われた。　よって、次の仮説を立てた。

　仮説10.1　すべての電子と陽子は、弱い力によるベーター崩壊によって、中性子から同時に生じた。

　※正しければ、電子と陽子が同数存在することがうまく説明できる。

　以上の考察より、「“電子と陽子が同数”という形で、物質の数が反物質の数を上回るためには、“中性子の数が、反中性子の数を上回れば十分”である」ということになる。
　ここで、中性子と反中性子の構造を見比べてみた。　それをもとに、次のことを仮説として立ててみた。

　仮説10.2　物質の数が反物質の数を上回るためは、“プレオン∴の比率”が、0 < 0であればよい。

　この「0と0の比率」は、「∴と: :の比率」（→考察11）と同様に、少しずつ書き換えられると項目であると思われた。
　つまり、10億の反物質に対して、物質が10億1である宇宙も、宇宙の進化の過程で育まれることが可能であると思われた。

　以上のことから、次のことを予測した。

　予測10.3　この宇宙には、電子ニュートリノに比べ、反電子ニュートリノの方が、より多く存在する。

　つまり、反電子ニュートリノという“反粒子”の集合が──　 物資が占める宇宙を存在させるための“釣り合い”をもたらしてくれるカギであると考えた。
　つまり、反電子ニュートリノで構成される“反物質ワールド”こそが、電子や陽子で構成される“物質ワールド”を存続させていると考えた。

　しかし──
　ここまで考察した後に、日経サイエンス2013　8月号の“ニュートリノ物理学”の記事を読み、そこで学んだことを通じて、仮説10.2と予測10.3が間違いであることが判明した。

　おかげで、考察を、次のように、さらに深めることができた。

　“素スピノールからの創発モデル”にて、プレオン0とプレオン0の構造を比較すると次のようになるだろう。

※ブルーの素スピノールのスピンは、互いに打ち消し合い、赤い素スピノールが全体のスピンの向きを決めている。

　次に、右巻きプレオン∴0とは、どのような構造になるだろうか？

　まず、左巻きプレオン∴0を考える。

　このように、緑の楕円でかこった部分で、スピンが打ち消し合っているとすると、残りの左巻きを右巻きに取り替えれば、右巻きプレオン∴0となるはずである。

　さて、ここで、右巻きプレオン∴0と、先の左巻きプレオンの鏡像としての“右巻き反プレオン∴0”を比較してみる。
　すると──

＝

　その実体は、100％同一であることが判明する。　（上図から、平面上で（コーヒーの入ったカップを回転させるように）回転しているだけであることが読み取れる）

　同様に──　 左巻きプレオン∴0と、左巻き反プレオン∴0は、その実体が100％同一であることが判明した。

＝

　つまり、次の結論に至る。

　結論10.2　右巻きプレオンと、右巻き反プレオン──　　右巻きプレオンと、右巻き反プレオンは、それぞれ全く同一である。



　以上から、
　　　仮説10.2　物質の数が反物質の数を上回るためは、“プレオン∴の比率”が、0 < 0であればよい。
　という仮説は、明らかに修正されなければならないことが分かった。



　次に、ニュートリノについて見ていく。

　実在するとされる、左巻きニュートリノと、右巻き反ニュートリノは、上記のような関係にある。

　一方、右巻きニュートリノは、上記のプレオン∴の考察と同様にして、打ち消し合うスピン以外のスピンを左巻きから右巻きに変えることできるとすると──　　次の図の左側のようになる。

　これを先の（左巻きニュートリノの鏡像としての）右巻き反ニュートリノと比較する。

　すると──

＝

　結論10.2　右巻きプレオンと、右巻き反プレオン──　　右巻きプレオンと、右巻き反プレオンは、それぞれ全く同一である。

　により、右巻きニュートリノと右巻き反ニュートリノは、全く同一であることがわかる。


　同様に、左巻きニュートリノと左巻き反ニュートリノも、全く同一となる。

＝

　つまり──　　“素スピノールからの創発モデル”から次の結論に至る。

　結論10.3　右巻きニュートリノと、右巻き反ニュートリノ──　　右巻きニュートリノと、右巻き反ニュートリノは、それぞれ全く同一である。


　※この結論は、“右巻きニュートリノが観測されない”と言われていることを、うまく説明すると思われる。
　　ところが、実際は、“右巻き反ニュートリノ”が観測されているとき、同時に“右巻きニュートリノ”も観測されていたことになる。　なぜなら、両者は、100％同一のものだからである。

　※以上のことが、“マヨナラ粒子”の概念が伝えようとしていたことの実体だと思われる。


したがって、
　　仮説10.3　この宇宙には、電子ニュートリノに比べ、反電子ニュートリノの方が、より多く存在する。
も明らかに修正されなければならないことが判明した。



　以上をふまえ──　　物質の数が反物質の数を上回るためには、どうであればいいのかを、あらためて考える。

　やはり──　　中性子は、その中のダウンクォークが、アップクォークになる過程で、陽子と電子に変化するのだから、「中性子>反中性子であればいい」ということは変わりなさそうである。
　中性子と反中性子の違いは何か？
　中性子と反中性子のそれぞれを構成する“0と0”は、同一なので、“0と0”の数の違いでは説明できない。
　また、＋と−の電荷の数も、全く同じである。
　つまり、その違いの理由を、構成物の数に求めることはできず、構成物の組成そのものにこそ求めるべきであることがわかる。

　以上から、次の結論を得た。

　結論10.4　“組成の量”を調節するだけでは、中性子と反中性子の量を調節できない。
　　　　　　　したがって、中性子>反中性子を得るためには、“組成の質”を調節しなければならない。

　つまり、具体的には、「アップクォーク＆ダウンクォークでできているか」、「反アップクォーク＆反ダウンクォーク」でできているかという組成の違いを調節することではじめて、中性子と反中性子の存在数の比率を変化させることができるのである。

　それは、全く数量も構造も同じ（対称的な）材料から──　　それらの“配置”だけを調節することによって、一方は、ダウンクォーク2つとアップクォーク1つの構成を経て中性子ができ、一方は、反ダウンクォーク2つと反アップクォーク1つの構成を経て反中性子が生じうることを意味している。

　つまり、物質が反物質を上回るための必要条件は、“ダウンクォーク2つ＆アップクォーク1つ”の配置の方が、“反ダウンクォーク2つ＆反アップクォーク1つ”の配置よりも多くなることである、ということになる。

　果たして、どのようなしくみで、異なった“配置”を持つものの数の差が生じるのだろうか？
　その“配置”の決定は、全くの偶然に支配されているのであろうか？



　そこで、いよいよ、“CP対称性の破れ”による物質の生成の説明を、この文脈の中で試みる。

　第2世代、第3世代からの分解される過程での“CP対称性の破れ”による説明は──　　一見、本質的ではないように見えた。　なぜなら、“CP対称性の破れ”は、複雑なものから、単純なものが生じる特殊な過程での話に過ぎないからである。

　しかし、1つの仮定を受け入れると、ぴったりと、うまく説明ができることに気づいた。

　仮説10.4　　高エネルギー状態では──　　低世代を材料にして、高世代が対称的に合成されていく。

　正しければ、宇宙開闢後、間もない宇宙の高いエネルギー状態の中で、例えば、第1世代を材料にして、（後天的に）第2世代、第3世代が、対称的に誕生することになる。　そして、その後、エネルギーの低下とともに、第3世代、第2世代といった高世代が分解する過程が、それこそ“CP対称性の破れ”によって非対称に進むことになれば、物質が反物質を上回るのではないだろうか？

　この過程によって、ちょうど10億分の1だけ物質が反物質を上回ったのではないだろうか？

　つまり、正しければ、この「高世代が対象的に合成され、その後、高世代が非対称的に分解される」過程こそが、10億分の1の違いを生む原因の実体であることになる。

※正しければ──　 少なくとも、第2世代、第3世代といった高世代は、物質が反物質を上回るために必要不可欠な存在であったことになる。　つまり、物質を存在させること、それこそが、高世代の存在意義であったことになる。

※第1世代、第2世代、第3世代の構造上のフラクタルな関係があると考えられることを先に示した。
　（考察9素スピノールのネットワークのフラクタル、3つの世代、階層性について）

※第2世代、第3世代の対称的な合成に参加する材料には──　 かつて、ヒッグス場を構成していたであろう（真空中で凝縮していたであろう）、物質の10億倍程度の数からなる物質＆反物質のペアも含まれると考えられる。
　つまり、リサイクルされてきた材料と言える。
　たしかに、ヒッグス場の“4面体”から、1つを取り除くだけで、各種の高世代ができると考えられるが──
　（例えば、電子ヒッグス場の“4面体”から、1つの陽電子を取り除くと、ミューオンの組成になる）
　厳密には、物質という材料、物質＆反物質のペアという材料は──　 すべてプレオン∴まで分解された上で、リサイクルされてきてくると考えられる。　（→考察12）

※ヒッグス場の“4面体”から、1つを取り除くだけで、各種の高世代ができると述べているが実際は──
　ヒッグス場の“4面体”1つから、1つが取り除かれることが単独で起きるのではなく──　 ヒッグス場の“4面体”2つから、（粒子と反粒子のペアに相当するものが）（1つの“4面体”あたり）1つずつが同時に取り除かれると考えられる。　なぜなら、それによって対称的に、高世代が生じたと考えることが達成できるからである。

※加速器で、ヒッグス粒子をたたき出す実験の中で──　 観測されるものの中に、第2世代、第3世代の素粒子の“粒子と反粒子のペア”が含まれることがある。
　これは、ヒッグス場の構成物の中に、第2世代、第3世代の素粒子が、そのまま含まれているという意味ではなく、その加速器で“たたき出そう”とする際の高いエネルギー状態の中で──　 　低世代の素粒子＆低世代のヒッグス場を材料にして、高世代の素粒子を、新たに生成させたことを意味していると解釈すると、しっくりくると思われる。
　そして、加速器で、ヒッグス粒子をたたき出す実験の中で、“ボトムクォークと反ボトムクォークのペア”のように、粒子と反粒子が対称的に生成していることは、「仮説10.4　　高エネルギー状態では──　　低世代を材料にして、高世代が対称的に合成されていく」を支持していると解釈できると思われる。



　物質になりそこね、対消滅したとされる、残りの“物質＆反物質（粒子＆反粒子）の10億のペア”は、決してどこへもいかず、各種のヒッグス場として、再びリサイクルされると考えられる。
　よって、次の仮説を立てた。

　仮説10.5　　消えたとされる“物質＆反物質（粒子＆反粒子）の10億のペア”は、凝縮して、ヒッグス場の“4面体”として真空をびっしりと占める。


　正しいとすると様々なつじつまが合う。
　真空とは、エネルギーが最低の状態である。
　物質＆反物質（粒子＆反粒子）のペアは、決して、光子を放出して、素スピノール（プレオン∴）も含めて“完全消滅”したのではなく──　 低エネルギーとなり凝縮しているに過ぎないことになる。
　このおかげで、素スピノール（そして、プレオン∴）の実体が存続するからこそ、“真空”は、いつでも量子ゆらぎの中で一時的なエネルギーを得ることさえできれば、すぐに仮想粒子を生成させうるのだ。
　いわゆる“力を伝える仮想粒子”は、この“真空をびっしり占めるようになった凝縮体”──ヒッグス場──の一部からこそ、生まれるのだ。
　（仮想粒子の対生成は、物質＆反物質（粒子＆反粒子）のペア、スピンの向き（左右）が逆のペアとして生じる。　一方、対消滅は、凝縮のペア──右巻きどうしのペア、左巻きどうしのペア──を形成して生じるものであり、これは、まさに南部陽一郎先生による自発的対称性の破れの一例に相当すると思われる）
　また、電子やクォーク…　の量子ゆらぎや波動性、カイラル対称性の破れや質量獲得も、このヒッグス場から、生まれると考えられることは前に述べた。（→考察4＆考察5）


　※物質＆反物質（粒子＆反粒子）は、光子を放出して消滅すると言われているが──　　この“光子”の実体は、エネルギーの波にすぎないと前に考えた。（素スピノールのペアが転回しながら、伝わる波だと考えられることは前に述べた。　（考察2重力（一般相対性理論）、重力子＆ヒッグス粒子、質量、光速について）　　このことも、素スピノールそのものも含めて完全消滅する理由がないことと、合致する）

　※当然、この現在、凝縮している10億のペアは、将来、新たな宇宙が生まれる際、その材料として、再びリサイクルされるであろう。

　※仮想粒子の対生成とは、ヒッグス場を構成する“4面体”が励起されて、“4角形”になることに相当すると考えられることは前にも述べた。
　原始ヒッグス場（素スピノール4つ）の場合は、その励起は、重力子（あるいは運動）によって達成されると考えられる。　つまり、この場合の仮想粒子の対生成とは、波長の短い（2プランクスケール長）Δ光子2つであると解釈できる。　そして、この対生成＆対消滅の過程で、重力子＆“4角形”（縮みきったバネ）が光速で移動すると考えられる。（→考察2）
　電子ヒッグス場やクォークヒッグス場等の他のヒッグス場の場合は、その励起は、光子あるいは、電子やクォークなどの運動によって達成されると考えられる。　この“4面体”も十分なエネルギーを得ることで“4角形”（四極子）になるともに対生成し、逆に、“4角形”（四極子）から“4面体”になることで、エネルギーを放出するとともに対消滅すると考えられる。　この際は、“4角形”の一辺が、プランクスケール長より大きくなっているので、この時には、ふつうの光子（γ光子）2つを放出すると思われる。

　※第一世代〜第三世代にも（つまりは、物質や反物質に）なり損ねたものが、ダークマターであると考えられることは、前にも述べた。　　この実体は、プレオン∴ヒッグス場（グルーオン×2）であると考えられることは、前に述べた。

※以上のような歴史を上ではじめて、電子やクォークが物質として登場していることを考えるとき──　　クォークが電子やニュートリノに転換することによる陽子崩壊は、やはり、現在の宇宙環境では、起こりにくいと考えられる。



　以上、3つの項目──

　について、“素スピノールからの創発モデル”に基づいて、考察した。

　仮に、厳密な計算式は、介在させない中でも──　 少なくとも、上記のような形で、いくつか定性的な予測を立てることが可能であることが示せたと思われる。

　それは、仮に厳密な数値計算を欠いたとしても、“化学反応式”を通じて、様々な化学反応について、定性的な予測を立てることができるであろうことと相似であると思われる。

　しかし、もちろん、その予測性、厳密性をより高めるためにも、“素スピノール反応式”について、厳密な数式化を探求していくことが有効かつ大切であると考える。