4.ヒッグス場と各種の場について

　このページでは、ヒッグス場と、電子場、クォーク場…　などの各種の場について、“素スピノールからの創発モデル”によって、どのように説明できるか考察していく。
　つまりは、“量子化された場”の、“幾何学的な実体像”にせまっていくこととなる。
　考察2、3においても、“原始ヒッグス場”を含め、部分的に登場した。
　このページでは、原始ヒッグス場”以外を含むヒッグス場と各種の場について、次のポイントについて詳しく、考察する。

《ヒッグス場の実体》

　一般3Steps理論および“素スピノールからの創発モデル”（考察1、考察2、考察3）に基づき──　 “原始ヒッグス場”に限らず、様々なヒッグス場の実体に関して、次の仮説を立てた。

　仮説4.1　各種のスピノールが構成した“4角形”（縮みきったバネ or 四極子）は、宇宙開闢からの歴史の中で、エネルギーを放出しながら“4面体”の基本構造となる。　その“4面体”の集合が、真空の中で、びっしりと配置し広がったものが、“ヒッグス場”に相当する。

“4面体”の基本構造

　※これが自発的対称性の破れに伴う相転移の実体であると考えられる。

　しかし、もし、それぞれの“4面体”は、ある程度は、すべて同じ方向を向きうるとしても──　　“重力子がきたら、それに合わせて向きを変えられる”“物質の運動に応じて、向きを変えられる”と言ったように、ある程度の、自由度を持つと思われた。　よって次の仮説を立てた。

　仮説4.2　“4面体”どうしはゆるやかに結びつき──　 個々の“4面体”は、ある程度、向きを自由に変えられると同時に、全体の中で、それぞれの位置を固定させている。

　※固定されているからこそ、質量を生み出せると考えられる。　なぜなら、固定されていなければ、様々な物質の運動に伴い、“よける”ように移動してしまうので、個々の原始ヒッグス場の基本構造が変形できなくなってしまうからである。
　（例えば、原始ヒッグス場の基本構造をもとにして考えると──

	“原始ヒッグス場”の基本構造 （＝電磁場の基本構造）
“素スピノールからの創発モデル” の表記
構成	“右巻き素スピノールのペアと 左巻きの素スピノールのペア” からなる“4面体”
スピン	0

　　運動方向が逆向きの、右巻き素スピノールのペア、左巻き素スピノールのペアのそれぞれは、“連星”のように、互いにクルクルと回りあっていると考えられる。
　　そのおかげで“場所を固定する”という性質を獲得すると考えられる。）

　※前に述べた重力子を放出するところの、素スピノール4つからなる“4面体”を基本構造とする原始ヒッグス場は、その一例である。
　また、カイラル対称性の破れによって生じる、右巻き粒子＆右巻き反粒子（左巻き粒子＆左巻き反粒子）のペアが凝縮し、ぎっしりつまっている真空も、ヒッグス場の例である。（クォーク場や電子場由来のヒッグス場がその例である）
　（他にも、プレオン∴4つからる“4面体”を基本構造とするヒッグス場も考えられる。→考察6）

　原始ヒッグス場以外の各種のヒッグス場について次の仮説を立てた。

　仮説4.3　各種のヒッグス場（原始ヒッグス場以外）の基本構造の“4面体”は、エネルギーを加えると励起し、“4角形”（四極子）になる。

　※これが、いわゆる“カイラル対称性の破れ”による質量獲得の際に起きていることであると考えられる。


　すると、質量獲得するしくみは、大きく2つ考えられることになる。
　原始ヒッグス場との相互作用による重力子の放出を伴う質量獲得と、各種のヒッグス場との相互作用（≒カイラル対称性の破れ）による質量の獲得である。

　いずれも、本来、光速で移動している粒子が──　　ヒッグス場の“4面体”の中を移動する際に、その粒子の周囲を“4角形”に変形させる過程を経て、（マクロレベルでの見かけ上）光速を失うという点は共通している。



　宇宙開闢後の時空の相転移により、ヒッグス場の“4面体”が多くを占めるようになると──
　もともと質量0で、光速であった素粒子が運動するためには、原始ヒッグス場の“4面体”を“4角形”（縮みきったバネ）へと新たに変形させたり、各種のヒッグス場の“4面体”を“4角形”（四極子）へと新たに変形させたりする必要が出てくる。　その結果、（マクロレベルで見かけ上）光速に比べ遅くなるように観察される（＝その素粒子が質量を獲得したように観察される）と考えられる。

　もし、周囲にヒッグス場の“4面体”が存在していなければ（周囲がすべて“4角形”（四極子or縮みきったバネ）の集合であるならば）、素粒子は、その移動のために、周囲の時空の基本構造を新たに変形させる必要もなくなり、その結果、マクロレベルで見ても光速で進むのを観察できると考えられる。


　※多くの“4面体”が、具体的に、どのように配置するのであろうか？　　おそらくは“フラクタルな分布”をしていると予想される。　詳しくは、今後の課題である。
　　また、例えば、電子場由来のヒッグス場＝“電子ヒッグス場”を構成する“4面体”の配置は、原子内の電子の配置と合致したものになるであろうと予測できる。　（詳しくは、下記で）

　※湯川秀樹先生が探究された「非局所場の理論」や「素量域理論」と──　 場を量子化したものの幾何学的な実体像、ヒッグス場の“4面体”は、同じ方向性を持っていると思われる。




《各種のヒッグス場と質量の関係》

　※グルーオン場が励起したエネルギーについては、次の記述を参考にした。
　『物質の究極を探る　現代の統一理論』　日本物理学会　培風館　p22に──「〜クォークの質量は直接に測定すことはできない.　ハドロンの質量などを考える場合は、クォークの質量にグルーオンの集積したひもの質量を加えたものが実質的な意味をもつ有効質量であると考えられる.　〜　表3に推定値を示したが、有効質量は裸の質量にひもの質量（質量エネルギーは約350Mev）を加えたものとみることができる.」　（下線は筆者による）
　　“4角形”（四極子）1つあたりだといくらになるのか等、詳細については、今後の課題である。
　　このグルーオン場（＝グルーオンヒッグス場（プレオン∴×4））が励起したエネルギーは、ダークマターと関連すると考えられることは前に述べた。　（考察3）



　　これらのヒッグス場はすべて、基本構造が“4面体”であるという共通点をもつ。
　　一方、ヒッグス場の由来となる“場”は、一般に、“4面体”←→“4角形”（四極子 or 縮みきったバネ）のようにゆらぐ存在の総和であるので、
　　基本構造が“4面体”であると言われるヒッグス場は、“場の状態の一部（場の1つの状態）に過ぎない”と言えると思われる。

　　しかし、ヒッグス場が、質量を与える過程（＝光速を失わせる過程）が“4面体”から“4角形”（四極子 or 縮みきったバネ）への励起の過程そのものなので、
　　実質的には、場もヒッグス場も同等のものであると見てさしつかえないと思われる。

　※なお、“（自発的対称性の破れから生まれる）カイラル対称性の破れ”による質量獲得とは、（“原始ヒッグス場”以外の）各種のヒッグス場（各種の場）の作用による質量獲得であると言える。
　例えば、クォーク場由来のヒッグス場と、カイラル対称性の破れで生じる「粒子と反粒子のペアの凝縮（沈殿）」とが、実質的に同一であると考えられる。

　※なお、「陽子の質量の2％を生むクォークの質量（3Mev、6Mev）は、原始ヒッグス場由来で生じ、陽子の98％の質量を、クォーク場由来（カイラル対称性の破れ）で質量が生じている」と考えるとつじつまが合わない。
　やはり、陽子の質量の2％を生むクォークの質量（3Mev、6Mev）は、原始ヒッグス場＆クォーク場（カイラル対称性の破れ）由来で生じ、陽子の残りの98％の質量を、グルーオン場──「グルーオンの集積したひもの質量」が、担うとすると、つじつまが合うと思われる。

　実際、陽子の中に、3つの「グルーオンの集積したひもの質量」（約350Mev）があると考えれば、（350MeV×3＝）1050MeVとなり、陽子1つ分の質量に1GeVに近くなる。
　（また、π中間子の質量が、クォーク2つ分よりも大きいのは、“グルーオンの集積したひも”の質量が加わるからだと言える）
　しかし、厳密には、数字が一致していないとも言える。
　また、「グルーオンの集積したひもの質量」は、「強い力の結合エネルギー」と呼べるものなのだろうか？　このあたりも、今後の検討課題である。

　※各ヒッグス場は、それぞれに質量を生むとされる。
　　一方、それぞれの質量の実体像、“4面体”から“4角形”（四極子）への励起の過程そのものは、すべて、重力子＆“4角形”（縮みきったバネ）の放出能力として理解する（変換する）ことも可能であると考えられる。
　　なぜなら、カイラル対称性の破れにともなう質量獲得の過程によっても、その数が増えることによって、最終的に“重力子”が放出されると考えられるからである。
　　そして、万有引力の法則が存在する以上──　 質量を生むとされる両者の効果、“原始ヒッグス場”を変形させる効果（ 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）も　、“（自発的対称性の破れから生まれる）カイラル対称性の破れ”から生まれる効果も、どちらも、重力子の放出能力（生成される重力子の“4角形”の総和）として、統一的に理解できなければ、つじつまが合わないからである。

　例えば、電子の場合──
　「電子ヒッグス場由来の四極子が“4面体”に戻る際に放出されるエネルギーを1つの電子に受け渡し──　そのエネルギーを受け取った電子は、その受け取ったエネルギーの分だけ、（原始ヒッグス場を通過する際の）重力子＆“4角形”（縮みきったバネ）の放出能力が上がる」と考えられる。　そうすれば、つじつまが合う。

　また、例えば、陽子の場合──　　陽子の質量の2％に相当するとされる、カイラル対称性の破れ（クォーク場由来）による、クォークの質量（3Mev、6Mev）のみならず──　　陽子の質量の残りの98％に相当するとされる、「グルーオンの集積したひも」も、最終的には、「重力子＆“4角形”（縮みきったバネ）」の放出能力と結びついていると考えられる。
　クォークの質量（3Mev、6Mev）は、電子と同様に、「クォークヒッグス場由来の四極子が“4面体”に戻る際に放出されるエネルギーを1つのクォークに受け渡し──　そのエネルギーを受け取ったクォークは、その受け取ったエネルギーの分だけ、（原始ヒッグス場を通過する際の）重力子＆“4角形”（縮みきったバネ）の放出能力が上がる」と考えれば、つじつまが合う。　一方、「グルーオンの集積したひも」は、どのようにして、重力子＆“4角形”（縮みきったバネ）の放出能力を発揮するのであろうか？　　今後の課題である）

《カイラル対称性の破れによる、電子の質量の獲得》

　質量獲得には、原始ヒッグス場による質量獲得と、カイラル対称性の破れによる質量獲得がある。

　電子の原始ヒッグス場との相互作用による質量獲得とは、原始ヒッグス場に（ミクロレベルで光速保つ）電子がぶつかることにより（“電子の身ぶるい”により）、重力子を放出させることに相当する。（→考察2）

　一方、電子のカイラル対称性の破れによる質量獲得とは、電子と電子場との相互作用による質量（＝重力子放出能力）獲得に他ならない。（これも結局は、原始ヒッグス場との相互作用による質量獲得に変換されることは、上で述べた）

　原始ヒッグス場と電子ヒッグス場について、比較して図示してみる。

	原始ヒッグス場	電子ヒッグス場
基本構造の図
担う場	重力場、電磁場	電子場
構成要素	素スピノール4つ （＝Δ光子2つのペア （→考察6））	「右巻き電子＆右巻き陽電子」の凝縮のペア 「左巻き電子＆左巻き陽電子」の凝縮のペア
基本構造の おおよそのサイズ	1.616×10-35m（プランク距離）	<10-10m（原子の大きさ）
何によって 励起するか？	重力子1つ or 光子1つ クォーク1つ、 電子1つ、（Δ光子）…	1つの電子 （時に光子（γ線））
完全な“4角形” まで励起したときのエネルギー	“4角形”（縮みきったバネ）が持つエネルギー ＝プランクエネルギー 1.2×1019Gev （詳細は下記）	“4角形”（四極子）が持つエネルギー <0.5Mev（0.0005Gev） （これが、電子が原始ヒッグス場を直接変形させるための エネルギーとして、使われる）

※電子は、時間をかけて、繰り返し原始ヒッグス場に作用することで、重力子＆“4角形”（縮みきったバネ）を放出すると考えられる。

　南部陽一郎先生による、カイラル対称性の破れによる説明は、次のようである。
　例えば、左巻き電子の質量獲得については──

　となる。
　つまり、左巻き電子は、左巻き電子→右巻き電子→左巻き電子→右巻き電子→左巻き電子…　と変化することを繰り返す過程で、（マクロレベルでの見かけ上の）光速を失い、質量を獲得するとのことであった。　（参考　『質量はどのように生まれるのか　素粒子物理最大のミステリーに迫る』　橋本省二　　講談社ブルーバックス）


　“素スピノールからの創発モデル”を用いると──　　左巻き電子が質量を獲得する過程は、次のように、電子と電子ヒッグス場（＝電子場由来のヒッグス場）の相互作用として説明できる。

左巻き電子＋右巻き陽電子＆右巻き電子の凝縮のペア	→	左巻き電子＆右巻き陽電子の対消滅＋右巻き電子の放出 ＆ 右巻き電子＋左巻き陽電子＆左巻き電子の凝縮のペア
↑
右巻き電子＆左巻き陽電子の対消滅＋左巻き電子の放出	←

※なお、これは、“電子波”（電子の波動性）の実体であると考えられる。→考察5

　実は、これは、先述したカイラル対称性の破れによる説明と、ほぼ同等であることが読み取れる。

　最終的な段階は、次のようになる。　“左巻きの電子”に戻った電子と、“2つの対生成のペア”である。

　“2つの対生成のペア”は、“4角形”（四極子）を形成してるとみなすことができる。

　要約すると、電子ヒッグス場の“4面体”は、電子を1つ吸収し“4角形”（四極子）を作ったかと思うと、速やかに“4面体”に戻りながらエネルギーを放出するとともに、再び電子を放出することを繰り返す。　　この“4角形”（四極子）から“4面体”に戻る際に放出されるエネルギーは、電子に与えられると考えるのが自然であろう。

↑↓

　これは、電子ヒッグス場の“4面体”には、「電子を吸収すると“4角形”（四極子）を作り、電子を放出するとともに速やかに“4面体”に戻る」バネのような働きがあるとみなすことができる。　この全過程で、エネルギーの増減は生じず、エネルギーが保存されている。　また、電子による重力子の放出能力＝電子の質量も、保存されている。

　そして、この全過程を、まさに、“波”と見なすことができるのではないだろうか？
　つまり、これこそが“電子の波動性”や“電子の量子ゆらぎ”の実体であるのかもしれないと言える。（→考察5）

　※この電子場（電子ヒッグス場）の“4面体”←→“4角形”（四極子）のバネのおかげで、電子が原子核の所に落ちていかないで済むと考えられる。

　※この過程によっても、電子は、（マクロレベルでの見かけ上の）光速を失う（速度を落とす）。
　　これが、電子の、カイラル対称性の破れによる質量獲得である。　つまり、電子の波動性と、質量獲得は、深い関係があることになると思われる。

　※一方、光子や重力子は、原始ヒッグス場の“バネ”の働きで、光速で進むことは、前に述べた。　（考察2）　




《原子の周囲の電子場の配置》

　ここで原子の周囲の電子場の配置について考察する。
　一般には、次のように説明されている。

電子殻に入る電子の最大数 K殻…2 L殻…8 　M殻…18 　N殻…36

※参考　『新しい化学の教科書』　左巻健男　講談社ブルーバックス

　これについて、“素スピノールからの創発モデル”での説明を試みる。

　原子核の周囲に電子場がある。
　一番内側のK殻については、次のように表示できる。

　この“4面体”には、右巻き電子1つと左巻き電子がそれぞれ1つずつだけが入る（作用する）ことができると考えられる。
　このようなモデルによるK殻の説明は、パウリの排他律──“スピンが異なる電子が2個までしか入れないこと”と合致する。

※このように電子が2つのみが入る（作用する）ことができることを、便宜上、簡略化して、

のように表記することとする。

　（なお、仮に“×2”がなくても、1つの電子場の“4面体”には、２個まで電子が入れることには変わりない。）

　例えば、この最も内側の電子場の“4面体”が、電子殻のK殻に相当することは、次のように表記できる。
　

H,He（K殻）の原子

　L殻は、K殻の周囲に一回り大きな“4面体”を形成して包み込むような次なようなものとして、考えることができる。

H,He（K殻） ＋Li,Be,B,C,N,O,F,Ne（L殻）の原子

　トータルでちょうど10個まで、電子が入れることを自然に説明できる。

　また、L殻の電子軌道の半径が、K殻の電子軌道の半径の4倍であるという事実とおおよそ合致すると思われる。
　また、炭素原子がダイヤモンド構造（正4面体に似た構造）を作ること（sp³混成軌道を持つこと）も自然に説明できる。



　さらに、M殻の電子軌道は──　 K殻＆L殻の周囲に一回り大きな“4面体”を形成して包み込むような、次のようなものとして表記できる。

H,He（K殻） ＋Li,Be,B,C,N,O,F,Ne（L殻） ＋Na,Mg,Al,Si,P,S,Cl,Ar（M殻）の原子		自由電子枠が外側にあることで、 さらにK,Caの原子が表現できる。

※小さな電子場の“4面体”それぞれには、スピンの向きが異なる２個の電子が入れる。

　トータルでちょうど18個まで、電子が入れることを自然に説明できる。
　自由電子枠も、1つの小さな“4面体”の追加として、図のように自然に説明できる。


　N殻は、次のようになる。　さらに外側に、大きな“4面体”ができる。
　N殻については、図のように大きな“4面体”自体がまるごと“2つ”存在できると考えられる。

H,He（K殻） ＋Li,Be,B,C,N,O,F,Ne（L殻） ＋Na,Mg,Al,Si,P,S,Cl,Ar（M殻） ＋K,Ca,Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni（N殻）の原子		H,He（K殻） ＋Li,Be,B,C,N,O,F,Ne（L殻） ＋Na,Mg,Al,Si,P,S,Cl,Ar（M殻） ＋K,Ca,Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Ga,Ge,As,Se,Br,Kr（N殻）の原子

※小さな電子場の“4面体”それぞれには、スピンの向きが異なる２個の電子が入れる。

　以上のように、“自由電子枠”を含め、様々な原子の電子殻の軌道を説明できると思われる。

※K殻とL殻は、同じサイズではないのかもしれないし──　　あるいは、N殻の2つの“4面体”は、ちがうサイズなのかもしれない。
　詳細な検討は、今後の課題である。

　※いわば、“電子ヒッグス場のフラクタル”が存在している、と言えるのかもしれない。　（詳細は、考察8スピンネットワークのフラクタルについて）




《ヒッグス場＆ヒッグス粒子》

　ヒッグス場とは、（自発的対称性の破れにともない）“4面体”の基本構造がびっしりとつまった状態の場である。
　“ヒッグス粒子”（スピン0）については、次のように説明を試みた。

　仮説4.3　“ヒッグス粒子”とは、ヒッグス場の基本構造1つ分（スピン0）を、スピン0のままに（“4面体”の構造を保ったままに）単独で取り出したものに相当する。

　※ヒッグス粒子をスピン0のままに（“4面体”の構造を保ったままに）叩き出すことは、かなり無理があると思われる。
　　なぜなら、“4角形”へ励起させるより、はるかに大きなエネルギーが必要であると思われるからである。
　　“4角形”←→“4面体”といった、互いの行ったり来たりが、比較的容易であることと対照的である。

　※なお、“ヒッグス粒子”の探求のための加速器による実験での生成物には、光子のみならず、グルーオンやウィークボソンもある。
　　同じ加速器による実験で生成する、第2世代、第3世代の素粒子は、“高エネルギー”による副産物であると考えられる。　（詳細は、考察8 　考察13　他）

《ヒッグス場と量子ゆらぎ》


　考察3では、“4面体←→4角形”といったエネルギーの放出＆吸収をともなったゆらぎこそが、“量子ゆらぎ”の実体であるという仮説を立てた。

　この“量子ゆらぎ”について、大きく3つ挙げられる。
　　1.原始ヒッグス場と光子や重力子の相互作用による量子ゆらぎ
　　2.グルーオン×2（プレオン∴×4）のヒッグス場とグルーオンの相互作用による量子ゆらぎ
　　3.各種の場と各粒子の相互作用による量子ゆらぎ

　※なお、2と3は、どれも、重力子と原始ヒッグス場の相互作用（重力子の放出）に転換されるはずだと考えられることは前に述べた。

　※3の各種のヒッグス場および“質量獲得の過程（光速を失わせる過程）”と量子ゆらぎは、きっても切れない関係があることになる。

　※3は、スピン1/2の粒子の挙動と関連しているので、“デッラック方程式”が説明する世界と関連していると言えると思われる。　詳しくは、今後の課題である。

　※“4面体←→4角形”（四極子）の相互作用があってはじめて、（各種のヒッグス場と各粒子の相互作用による）量子ゆらぎが存在すると言える。
　　逆に、もし、“4面体←→4角形”（四極子）の相互作用が、何らかの理由で消失すれば、量子ゆらぎも存在しなくなると考えられる。
　　（詳細は、考察11新しいブラックホールの中で起こること＆エントロピーについて　考察16“法則や理論”が成立するための条件について）



　※原始ヒッグス場については、（ブラックホールほどに）重力が非常に強くなると、4面体←→4角形”（縮みきったバネ）の相互作用が消失し、4角形”（縮みきったバネ）のみになり、光子が進行できなくなると考えられることは、前に述べた。　このことは、「光子と原始ヒッグス場の相互作用による量子ゆらぎの消失である」と解釈できる。

　よって、次の予測を立てられる。

　予測4.1　重力子の密度が非常に高まり、“4面体”が“4角形”（縮みきったバネ）であり続けるとき──　 光子の量子ゆらぎが消失する。