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by 木岬さんぽ
【研究】

研究論文
プランクスケールの自然についての幾何的モデルの探究が生む驚異的な成果
成果2
素スピノル素粒子物理学
10《ウィークボソンW、W、Z0
弱アイソスピンについて》
『時空と物質とライフの起源─自然科学のための3ステップス的諸原理─』Contents
概論
論文1『物質やライフの生成過程が持っているフラクタル構造』
論文2『プランクスケールの自然についての幾何的モデルの探究が生む驚異的な成果』
論文3『要素還元主義の成果を包含する“複雑系の科学”の本質』
付録『科学について』
あとがき
 タイトル Title〈Top〉
 要約 Abstract(Summary)
 イントロ Introduction
 材料&手段(Material&Method)
 素スピノル物理学概論
 成果 Result──素スピノル物理学各論
  
1.素スピノル重力理論
   &素スピノル電磁気力理論

  2.素スピノル素粒子物理学
  3.素スピノル量子物理学
  4.素スピノル弦理論

   &素スピノルループ量子重力理論
  5.素スピノル宇宙論
  
6.素スピノル熱力学
  7.素スピノル進化論
 考察 Discussion
 結論 Conclusion
1《プレオンモデルの予測》
2《電荷の起源》
3《磁極の起源、および“電子のスピン”》
4《中性プレオンの起源》
5《プレオン∴を用いる、クォークや電子などの幾何的モデル》
6《色荷の起源》
7《プレオン∴どうしを結びつける力》
8《プレオン∴の閉じ込め》
9《強い力の漸近自由》
10《ウィークボソンW−、W+、Z0と、弱アイソスピン》
11《β崩壊とマヨナラ粒子》
12《ウィークボソンの質量、ウィークボソンと中間子の質量》
13《1次的〜3次的な力》
14《「電子と電子ヒッグス場ユニット(eHU)との相互作用》
15《素粒子物理学の標準模型における“3つの世代”》
16《ヒッグス場と各種の場》
17《ヒッグス場ユニットとエネルギー──対生成と対消滅》
18《“インフラトン”の起源》
19《物質の起源──10億対“10億+1”の割合での反物質に対する物質の優位性》
20《各種のヒッグス場と質量の関係》
21《ヒッグス場ユニットと観測されたヒッグス粒子》
22《階層性問題について》

ロの



研究論文
『プランクスケールの自然についての幾何的モデルの探究が生む驚異的な成果』

成果2
素スピノル素粒子物理学



10《ウィークボソンW、W、Z0と弱アイソスピンについて》


 素粒子物理学の標準模型の中の電弱統一理論(ワインバーグ・サラム理論)が予言し、実際に観測された、ウィークボソンW、W、Z0を、素スピノル物理学パラダイムで説明すると次のようになります。

 弱い相互作用をもたらすウィークボソンの1例、Wは、おおよそ次のようになることは、5《プレオン∴を用いる、クォークや電子などの幾何的モデル》で、すでに示した通りです。

Wボソン
素スピノル物理学パラダイム表記
   
スピン
1
※左巻きの電子と右巻き反電子ニュートリノが結びつくことで、 Wボソンができています。


 このWボソンを、その本質を残して、より簡略に表記すると次のようになります。

Wボソン
簡略表記

※より簡略化されています。
 ただし、Wボソンが左巻き電子と右巻き反電子ニュートリノで構成されているという本質は、残っています。


 このような簡略表記を用いて、ウィークボソンW、W、Z0を整理して図示すると次のようになります。

Wボソン
Wボソン
電荷−1、 スピン1/2
電荷+1、 スピン1/2
左巻き電子+右巻き反電子ニュートリノ
右巻き陽電子+左巻き電子ニュートリノ


Z0ボソン
Z0ボソン
Z0ボソン
Z0ボソン
電荷0、 スピン1/2
電荷0、 スピン1/2
電荷0、 スピン1/2
電荷0、 スピン1/2
左巻き電子ニュートリノ
+右巻き反電子ニュートリノ
左巻き電子+右巻き陽電子
左巻き反アップクォーク
+右巻きアップクォーク
左巻き反ダウンクォーク
+右巻きダウンクォーク


※Z0が4種類あることについては、次の説明を参考にしました。

 

電荷
プレオン組成
粒子
0
0 0 0 0 0 0
+++−−−
++−− 0 0
+−0 0 0 0
Z粒子(4種類ある)


(『クォークの中の素粒子 日経サイエン2013年1月号』(D.リンカーン著 日経サイエンス社)のp.38の中の表の一部(下)


※なお、便宜上、反粒子をアンダーバーで示しています。

※次の対応関係を見いだせます。
0 0 0 0 0 0
←→
「0 0 0」+「 0 0 0
+++−−− ←→
「−−−」+「+++」
++−− 0 0 ←→
「−−0」+「++0」
+−0 0 0 0 ←→
「+00」+「− 0 0


 以下では、弱い相互作用の要の1つでもある、Wボソンにしぼって、説明を進めます。

Wボソン


(=
電荷−1、 スピン1/2
左巻き電子+右巻き反電子ニュートリノ


  Wボソンは、やはり、電子と反電子ニュートリノで構成されていると考えられます。
 これによって、Wボソンが速やかに分解されて、電子(∴×3)と、反電子ニュートリノ(∴×3)を生じることをうまく説明できます。
 さらには、この幾何的モデルから、Wの構造が持つ、明らかな構造的な非対称性が、左右非対称性を生んでいることが読み取れ、弱い力が「左巻きの電子、右巻きの反ニュートリノ」のみに働くこと(左右の対称性を破っていること)も、うまく説明できます。

 それでは、Wが電子と反電子ニュートリノが分解される直前まで両者を結びつけている力とは、いったい何でしょうか?
 すでに述べたように、それは、やはり、“LP光子の集積したひも”を介する“原始的な力”に他ならないと考えられます。

 これによってはじめて、Wボソンの質量が、80GeVという大きな質量(「電子1つ(<0.5MeV)と反電子ニュートリノ1つ(<2.5eV)の静止質量の和」よりはるかに大きな質量)を持つことを説明できます。
 ただし、“LP光子の集積したひも”自体が質量を担うわけではなく、「電子1つ」と「反電子ニュートリノ1つ」が持つ外部運動エネルギーが、はるかに大きな、80GeVという質量の大部分を担っていると考えられます。
 そのことは、“LP光子の集積したひも”を切断する際には、「電子1つ」と「反電子ニュートリノ1つ」が、少なくとも、80GeVほどの外部運動エネルギーを持っている必要があることを意味しています。

※この説明は、「グルーオンの集積したひも」自体は質量を担わず、両端のクォークの外部運動エネルギーが、『“裸のクォークの質量(例えば、アップクォーク〜4.2MeV、ダウンクォーク〜7.5MeV)”の和より大きな“陽子や中性子、π中間子の質量(すなわち、「有効質量」(例えば、アップクォーク〜350MeV、ダウンクォーク〜350MeV))』の大部分を担うという説明(9《強い力の漸近自由》)とも調和しています。



 例えば、弱い相互作用の一例、「“ダウンクォークから、アップクォークへ変化し、
Wボソンが飛び出す”過程」は、“アップクォークヒッグス場ユニット(スピン0、右巻きアップクォーク×2+左巻き反アップクォーク×2)”(16《ヒッグス場と各種の場》)の存在を想定することによって、次のようにピッタリと説明できます。

「(外部からやってきた)右巻きダウンクォークと、(アップクォークヒッグス場ユニットの中の)左巻き反アップクォーク」から、直接、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ます。
 この過程により、(外部からやってきた)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ます。


※残りの、右巻きアップクォークと左巻き反アップクォークは、対消滅したままになります。

※生成したWボソンは、速やかに電子と反電子ニュートリノに分解します。
 この分解を含む過程は、β崩壊に相当します。(11《β崩壊とマヨナラ粒子》



 このような「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」過程で起きていることを説明する幾何的モデルは、“弱アイソスピン”という抽象概念、および抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何…)で説明されていたことの具体的な解釈(意味)に相当すると考えられます。
 よって、この「右巻きダウンクォークが、アップクォークヒッグス場ユニットと相互作用することによって、右巻きアップクォークに変化するように見える過程」は、単振動的(サインカーブ(正弦波)的)に進むと予想されます。
 (詳細な検討は、今後の課題です)


 なお、「右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)左巻き反アップクォークから」
から、弱い力(弱い相互作用)により、 Wボソンが生成する”過程の詳細は、次のようになります。

「右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)左巻き反アップクォークから」
弱い相互作用により)
Wボソンに変化




(=
右巻きダウンクォーク
左巻きの反アップクォーク
Wボソン
※ 右巻きダウンクォークと 左巻きの反アップクォークの組成の合計が、ウィークボソンの組成の合計にぴったり等しくなっています。


※なお、Wボソンは、この後、左巻き電子と右巻き反電子ニュートリノへと速やかに分解します。

※なお、次のようにいったん中間子として放出してから、ウィークボゾンに変わっていくということは考えにくいです。

 なぜなら、これだと、(「グルーオンの集積したひも」を介する)“強い力の結合エネルギー”も関わってしまうことになり、『中性子nとミューオンμの崩壊の結合定数が同じだと言う事実(〜)に抵触する』(『クォーク 第2版』  p.234  南部陽一郎  講談社ブルーバックス)より、一部抜粋)からです。
(なお、中性子nが崩壊して、中性子の中のダウンクォークが、アップクォークに変化し、中性子nが陽子pに変わる過程も、ミューオンμが崩壊する過程も、弱い力(弱い相互作用)を介して起こります)



 弱い力(弱い相互作用)は、電子を電子ニュートリノに変えたり、電子ニュートリノを電子に変えたりもできます。

 例えば、弱い力(弱い相互作用)が、電子e-を電子ニュートリノνe- に変える過程は、“ニュートリノヒッグス場ユニット(スピン0、左巻き電子ニュートリノ×2+右巻き反電子ニュートリノ×2)”(16《ヒッグス場と各種の場》)の存在を想定することによって、次のようにピッタリと説明できます。

「(外部からやってきた)左巻き電子と、(ニュートリノヒッグス場ユニットの中の)右巻き反電子ニュートリノ」から、直接、弱い相互作用により、ウィークボソンになると同時に、左巻き電子ニュートリノが放出されています。
 この過程により、(外部からやってきた)左巻き電子が、左巻き電子ニュートリノに変化したように見えます。


※残りの、左巻き電子ニュートリノと右巻き反電子ニュートリノは、対消滅したままになります。


 このように「左巻き電子が、左巻き電子ニュートリに変化したように見える」過程で起きていることを説明する幾何的モデルも、“弱アイソスピン”という抽象概念、および抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何…)で説明されていたことの具体的な解釈(意味)に相当すると考えられます。
 なお、この「左巻き電子が、ニュートリノヒッグス場ユニットと相互作用することによって、左巻き電子ニュートリに変化するように見える過程」は、単振動的(サインカーブ(正弦波)的)に進むと予想されます。(詳細な検討は、今後の課題です)



 一方、弱い力(弱い相互作用)が反電子ニュートリノνe- を陽電子eに変える過程は、 “電子ヒッグス場ユニット(スピン0、左巻き電子×2+右巻き陽電子×2)”(16《ヒッグス場と各種の場》)の存在を想定することによって、次のようにピッタリと説明できます。

「(外部からやってきた)右巻き反電子ニュートリノと、(電子ヒッグス場ユニットの中の)左巻き電子」から、直接、弱い相互作用により、ウィークボソンが生まれると同時に、右巻き陽電子が放出されています。
 この過程により、(外部からやってきた)右巻き反電子ニュートリノが、右巻き陽電子に変化したように見えます。


※残りの、左巻き電子と右巻き陽電子は、対消滅したままになります。


 このように「右巻き反電子ニュートリノが、右巻き陽電子に変化したように見える」過程で起きていることを説明する幾何的モデルも、 “弱アイソスピン”という抽象概念、および抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何…)で説明されていたことの具体的な解釈(意味)に相当すると考えられます。
 よって、この「右巻き反電子ニュートリノが、電子ヒッグス場ユニットと相互作用することによって、右巻き陽電子に変化するように見える過程」は、単振動的に(サインカーブ(正弦波)的に)進むと予想されます。(詳細な検討は、今後の課題です)



 つまり、弱い力(弱い相互作用)が素粒子の種類を変える過程は、どれも、適切なヒッグス場ユニットを想定する幾何的モデルによって、ぴったり説明できるのです。
 これらの幾何的モデルは、すべて、“弱アイソスピン”と呼ばれた抽象的な概念、および抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何…)で説明されてきたことについて、具体的な解釈(意味)に相当すると考えられます。

 このように、抽象的な概念、抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何…)でしかとりあつかうことができなかった内容を、具体的な幾何的モデルで示すことには大きな意味があります。
 なぜなら、それが、プランクスケールの自然(nature)そのものの探求を支えるからです。
 ここに、素スピノル物理学パラダイムの存在意義の1つがあるのです。


※なお、ふつうの“アイソスピン”(陽子←→中性子)についても、同様に、説明できると思われます。詳細な検討は、今後の課題です。


木岬さんぽ





 タイトル Title〈Top〉
 要約 Abstract(Summary)
 イントロ Introduction
 材料&手段(Material&Method)
 素スピノル物理学概論
 成果 Result──素スピノル物理学各論
  
1.素スピノル重力理論
   &素スピノル電磁気力理論

  2.素スピノル素粒子物理学
  3.素スピノル量子物理学
  4.素スピノル弦理論

   &素スピノルループ量子重力理論
  5.素スピノル宇宙論
  
6.素スピノル熱力学
  7.素スピノル進化論
 考察 Discussion
 結論 Conclusion
 
付録 Appendix
1《プレオンモデルの予測》
2《電荷の起源》
3《磁極の起源、および“電子のスピン”》
4《中性プレオンの起源》
5《プレオン∴を用いる、クォークや電子などの幾何的モデル》
6《色荷の起源》
7《プレオン∴どうしを結びつける力》
8《プレオン∴の閉じ込め》
9《強い力の漸近自由》
10《ウィークボソンW−、W+、Z0と、弱アイソスピン》
11《β崩壊とマヨナラ粒子》
12《ウィークボソンの質量、ウィークボソンと中間子の質量》
13《1次的〜3次的な力》
14《「電子と電子ヒッグス場ユニット(eHU)との相互作用》
15《素粒子物理学の標準模型における“3つの世代”》
16《ヒッグス場と各種の場》
17《ヒッグス場ユニットとエネルギー──対生成と対消滅》
18《“インフラトン”の起源》
19《物質の起源──10億対“10億+1”の割合での反物質に対する物質の優位性》
20《各種のヒッグス場と質量の関係》
21《ヒッグス場ユニットと観測されたヒッグス粒子》
22《階層性問題について》



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