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』
11《β崩壊とマヨナラ粒子》
ダウンクォーク（右巻きd）が、アップクォーク（右巻きu）に変化するとともに、W−ボソン（電子＆反電子ニュートリノ）を生成する過程は、次のような幾何的モデルで示されるのでした。（10《ウィークボソンW−、W＋、Z0と、弱アイソスピン》）
β崩壊現象とは、ダウンクォーク（右巻きd）が、アップクォーク（右巻きu）に変化するとともに生じたW−ボソン（電子＆反電子ニュートリノ）が速やかに分解する過程です。
このβ崩壊現象を、やや詳しい幾何的モデルで示すと次のようになります。
※（軌道運動してきた）ダウンクォーク（右巻きd）と、アップクォークヒッグス場ユニット（uHU）の中の反アップクォーク（左巻きu）が結びつき、それらが弱い相互作用により、W−ボソンに変化すると同時に、アップクォーク（右巻きu）が放出されています。
※生じた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。
※紫の円で囲んだ、反アップクォークu（左巻きu）とアップクォーク（右巻きu）は、対消滅したままとなります。
※なお、便宜上、ウェブページにおける入力の関係上、反粒子をアンダーバーで表示しています。（以下、同様） |
この過程により、右巻きダウンクォーク（右巻きd）が、右巻きアップクォーク（右巻きu）に変化したように見えます。
※この過程が、“弱アイソスピン”に関する、幾何的な実体像であるとことは、すでに述べました。（10《ウィークボソンW−、W＋、Z0と、弱アイソスピン》）
※もし、高エネルギー状態であったならば、右巻きアップクォークが放出される代わりに、第二世代のチャームクォークc＋2/3が生じたり、生じたW−ボソンが電子ヒッグス場ユニット（eHU）やニュートリノヒッグス場ユニット（νeHU）由来の“四極子”と相互作用することによって、ミューオンや反ミューニュートリノが生じたり（観測されたり）することも考えられます。（15《素粒子物理学の標準模型における“3つの世代”》）
※なお、「ダウンクォーク（右巻きd）と反アップクォーク（左巻きu）」のペアから、弱い相互作用により、W−ボソンに変化する過程の詳細は、次のようになるのでした。（15《素粒子物理学の標準模型における“3つの世代”》）
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「ダウンクォーク（右巻きd）と
反アップクォーク（左巻きu）」のペア
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（弱い相互作用により）
W−ボソンに変化
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＋
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→ |
（＝  ）
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ダウンクォーク（右巻きd）
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反アップクォーク（左巻きu）
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W−ボソン
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| ※ ダウンクォーク（右巻きd）と 反アップクォーク（左巻きu）の組成の合計が、ウィークボソンの組成の合計に100％等しくなっています。 |
もう一つの、β崩壊現象、すなわち、アップクォークがダウンクォークに変化するとともに、W＋ボソン（陽電子＆電子ニュートリノ）が放出される過程は、素スピノル物理学パラダイムにおいて、次のように図示できます。
※（軌道運動してきた）アップクォーク（右巻きu）と、ダウンクォークヒッグス場ユニット（uHU）の中の反ダウンクォーク（左巻きd）が結びつき、それらが弱い相互作用により、W＋ボソンに変化すると同時に、ダウンクォーク（右巻きd）が放出されています。
※生じたW＋ボソンは、速やかに陽電子と、電子ニュートリノに分解します。
※紫の円で囲んだ、反ダウンクォーク（左巻きd）と、ダウンクォーク（右巻きd）は、対消滅したままとなります。 |
この過程により、右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ます。
※もし、高エネルギー状態であったならば、右巻きダウンクォークが放出される代わりに、第二世代のストレンジクォークs−1/3が生じたり、生じたW＋ボソンが電子ヒッグス場ユニット（eHU）やニュートリノヒッグス場ユニット（νeHU）由来の“四極子”と相互作用することによって、反ミューオンやミューニュートリノが放出されることも考えられます。（15《素粒子物理学の標準模型における“3つの世代”》）
なお、「アップクォーク（右巻きu）と反ダウンクォーク（左巻きd）」のペアから、弱い相互作用により、W＋ボソンに変化する過程の詳細は、次のようになります。
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「アップクォーク（右巻き）と
反ダウンクォーク（左巻きd）」のペア
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（弱い相互作用により）
W＋ボソンに変化
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＋
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→ |
（＝  ）
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アップクォーク（右巻きu）
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反ダウンクォーク（左巻きd）
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W＋ボソン
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| ※アップクォーク（右巻きu）と 反ダウンクォーク（左巻きd）の組成の合計が、ウィークボソンの組成の合計に100％等しくなっています。 |
以上のように、プレオン∴の構成を明確にしながら、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、“プレオン∴反応式”と呼ぶこととする。
2種類のβ崩壊の中で、自然界で単独で起こりうるものは、「W−ボソン」を生ずる方だけである。
「W＋ボソン」を生ずる方は、エネルギーの関係で、単独では起こりえない。
なぜなら、質量エネルギーが、「ダウンクォーク>アップクォーク」という大小関係になっているからである。
つまり、エネルギー上の理由によって、「W＋ボソン」を生ずるβ崩壊は、単独では起きることはないのである。
※このことは、“プレオン∴反応式で100％ぴったりと図示できる”ことは、だけでは、自然界で起こることを説明ために必要であっても、それだけでは十分ではないことを示していることになる。
「W＋ボソン」を生ずる方は、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可能となる。
このように、プレオン∴反応式において“エネルギーの高低”の総和が、最終的に、実際に自然界で起こるかどうかを決めることは、化学反応式の場合と同じである。
自然界で、ある反応が実際に起こるためには、少なくとも、次の2つの条件を満たす必要があることになる。
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1.プレオン∴反応式でぴったりと図示できる
2. エネルギー的に整合性がとれている。
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※これらは、十分条件だろうか？ 詳細な検討は、今後の課題である。
例えば、『ニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊』について、次のような記述があります。
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もし、ニュートリノがマヨナラ粒子であるなら、反ニュートリノとニュートリノが実際は同じ粒子であることを意味するため、ニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊の発生する可能性がある。
（ウィキペディア 『二重ベータ崩壊』） 下線は、筆者によります。
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したがって、ニュートリノを放出しない二重ベーター崩壊が実際に起こりうるかどうかは、『1.プレオン∴反応式でぴったりと図示できる 2. エネルギー的に整合性がとれている』という2つの条件を満たすかどうかだけでは判断できず、少なくとも“二ュートリノが『反ニュートリノとニュートリノが実際は同じ』であるようなマヨナラ粒子かどうか”にもかかっています。
二ュートリノは、『反ニュートリノとニュートリノが実際は同じ』であるようなマヨナラ粒子でしょうか？
以下に、その説明を示します。
素スピノル物理学パラダイム（仮説的な定義2-7.1）によると、左巻き中性プレオン0と右巻き反中性プレオン0の構造は、それぞれ次の3つずつあるのでした。（7《プレオン∴どうしを結びつける力》）
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“右巻き中性プレオン”のLP色荷（仮説的な定義）
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LP色荷
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赤
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青
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緑
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素スピノル物理学
パラダイム表記
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“左巻き反中性プレオン”のLP色荷（仮説的な定義）
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LP色荷
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赤
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青
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緑
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素スピノル物理学
パラダイム表記
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これらは、次のようなペアにおいて、鏡像関係を持っています。
[
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中性プレオン
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反中性プレオン
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鏡像関係
← →
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鏡像関係
← →
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鏡像関係
← →
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| ※中性プレオンと反中性プレオン関係は、互いに、右巻きと左巻きをすべて逆にした互いに鏡像の関係になっています。 |
※例えば、上図の右巻き中性プレオンRと左巻き反中性プレオンLは、下図のような位置に鏡を置い場合の鏡像関係にあります。
| ※「右巻き中性プレオンBと左巻き反中性プレオンG」と「右巻き中性プレオンGと左巻き反中性プレオンB」も同様であることを確認できます。 |
鏡像関係にあるペアは、左巻きか右巻きかについて、すべて逆転させた関係を持っています。（互いにパリティ反転させた関係）
したがって、例えば、右巻き中性プレオンの鏡像関係の相手は、左巻き中性プレオンであることになります。
（同様に、左巻き反中性プレオンの鏡像関係の相手は、右巻き反中性プレオンであることになります）
以上より、次の関係が導けます。
「左巻き反中性プレオン0∴＝左巻き中性プレオン0∴（右巻き中性プレオン0∴の鏡像の相手）」
「右巻き中性プレオン0∴＝右巻き反中性プレオン0∴（左巻き反中性プレオン0∴の鏡像の相手）」
例えば、「右巻き中性プレオンBと左巻き反中性プレオンGの鏡像関係」なら、次のようになります。
※「右巻き中性プレオンGと左巻き反中性プレオンBの鏡像関係」や「右巻き中性プレオンRと左巻き反中性プレオンRの鏡像関係」においても同様に、
「左巻き反中性プレオン0∴＝左巻き中性プレオン0∴（右巻き中性プレオン0∴の鏡像の相手）」
「右巻き中性プレオン0∴＝右巻き反中性プレオン0∴（左巻き反中性プレオン0∴の鏡像の相手）」
の関係が導けます。
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つまり、右巻き中性プレオン0と右巻き反中性プレオン0（＝左巻き反中性プレオン∴0の鏡像）は、互いに全く同一なのです。
同様に、左巻き反中性プレオン0と左巻き中性プレオン0（＝右巻き中性プレオン∴0の鏡像）は、互いに全く同一なのです。
以上より、素スピノル物理学パラダイムは、次の結論に至ります。
結論2-11.1 右巻き中性プレオン0と右巻き反中性プレオン0は、100％同一の実体である。
左巻き中性プレオン0と左巻き反中性プレオン0も、100％同一の実体である。
次に、電子ニュートリノνeについて見ていきます。
「実際に観測されている左巻き電子ニュートリノ（Lνe）」と「観測されていない右巻き電子ニュートリノ （Rνe）」は、下図のような鏡像の関係にあります。
ところで、右巻き電子ニュートリノをよく見ると、これは、右巻き反電子ニュートリノ（Rνe）でもあることがかわります。
なぜなら、「右巻き反中性プレオン0∴＝右巻き中性プレオン0∴」だからです。
したがって、右巻き電子ニュートリノ （Rνe）＝ 右巻き反電子ニュートリノ（Rνe）の関係が成立するのです。
| ※『右巻き中性プレオン0と、右巻き反中性プレオン0は、100％同一の実体』だからこのようになります。 |
つまり、右巻き電子ニュートリノ （Rνe）と右巻き反電子ニュートリノ（Rνe）は、100％同じ実体なのです。
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＝
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|
同様にして、左巻きニュートリノ（Lνe）と左巻き反ニュートリノ（Lνe）（右巻き反電子ニュートリノの鏡像の相手）も、100％同じ実体であることが確認できます。
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＝
|
|
| ※『右巻き中性プレオン0と、右巻き反中性プレオン0は、100％同一の実体』だからこのようになります。 |
したがって、素スピノル物理学パラダイムは、次の結論に至ります。
結論2-11.2 右巻き電子ニュートリノと右巻き反電子ニュートリノは、100％同一の実体である。
左巻き電子ニュートリノと左巻き反電子ニュートリノも、100％同一の実体である。
※この結論は、“右巻きニュートリノが観測されていない”と言われていることを、うまく説明すると思われます。
すなわち、「実際は、“右巻き電子ニュートリノ”に相当するのも存在し観測されてきていますが、それは、実は、“右巻き反電子ニュートリノ”と100％同一のものであるので、“右巻き反電子ニュートリノ”と見なされ続けていたに過ぎない」ということになります。
この結論は、確かに、『反ニュートリノとニュートリノは同じ』であることを意味しています。
したがって、素スピノル物理学パラダイムは、次の結論に至ります。
結論2-11.3 ニュートリノは、マヨナラ粒子である。
※こういった説明は、次の記述と、調和しています。
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ニュートリノに関しては、粒子と反粒子が同一のものである可能性があるのだ。電子や陽電子のように粒子と反粒子が別物になるタイプを「ディラック粒子」、粒子と反粒子が同一のタイプを「マヨナラ粒子」という。
（p.50『日経サイエンス2013 8月号 特集ニュートリノ物理学』 日系サイエンス社）
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もしニュートリノがマヨナラ粒子だったら、左巻きニュートリノを追い越し、振り返って見たときの右巻きニュートリノは、私たちが右巻き反ニュートリノとして認識しているものになる。私たちが左巻きニュートリノとして認識しているものと、右巻き反ニュートリノとして認識しているものは同一というわけだ。
（p.50『日経サイエンス2013 8月号 特集ニュートリノ物理学』 日系サイエンス社）
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それしでは、素スピノル物理学パラダイムによるこれまでの説明と、「反電子ニュートリノを放出しない二重ベーター崩壊」とは、調和しているでしょうか？
以下で、「反電子ニュートリノを放出しない二重ベーター崩壊」について説明します。
「反電子ニュートリノを放出しない二重ベーター崩壊」については次の記述が参考になります。
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二重ベータ崩壊と呼ばれる非常にまれに起こる現象を観測しようと世界で数多くの実験が行われてきた。ニュートリノはマヨナラ粒子、つまり反粒子が粒子と同一であるという仮説を検証するのがねらいだ。
（p.38『日経サイエンス2013 8月号 特集ニュートリノ物理学』 日系サイエンス社） 下線は筆者によります。
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もしニュートリノの粒子と反粒子が同一であれば、二重ベータ崩壊の一方の崩壊では反ニュートリノを放出する代わりニュートリノが吸収され、全課程で見ればニュートリノは相殺されるはずだ。
（p.38『日経サイエンス2013 8月号 特集ニュートリノ物理学』 日系サイエンス社）
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では本当にニュートリノはマヨナラ粒子なのか。それを調べようというのが冒頭で紹介した「反ニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊」の実験だ。
ベータ崩壊は中性子が電子と反ニュートリノを放出して陽子になる現象だが、放射性元素によっては2つの中性子が同時にベータ崩壊し、2つの電子と2つの反ニュートリノが原子核から放出される。この「二重ベータ崩壊」で放出される反ニュートリノは両方とも右巻き反電子ニュートリノだ。しかし、ニュートリノがマヨナラ粒子なら、マヨナラ質量を与えるタイプのヒッグス粒子と右巻き反電子ニュートリノが相互作用して左巻き電子ニュートリノに変わる例が出てくる。
その場合、二重ベータ崩壊とは、一方の中性子からベータ崩壊で出た右巻き反電子ニュートリノがヒッグス粒子との相互作用で左巻き電子ニュートリノになり、それがもう一方の中性子に入り込んでベータ崩壊を引き起こす現象だと考えることができる。左巻き電子ニュートリノが中性子に入ることは、右巻き反電子ニュートリノが中性子から出ることと同じだからだ。これが「反ニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊で、2つの電子は出てくるが、反ニュートリノは1つも放出されない。
（p.51『日経サイエンス2013 8月号 特集ニュートリノ物理学』 日系サイエンス社） 下線は筆者によります。
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このように「反電子ニュートリノを放出しない二重ベーター崩壊」は、ニュートリノがマヨナラ粒子であることを検証するためにデザインされた実験です。
素スピノル物理学パラダイムは、ニュートリノがマヨナラ粒子であること示しています。
しかし、素スピノル物理学パラダイムは、「反電子ニュートリノを放出しない二重ベーター崩壊」が実際に起こりえないことを示しているようです。
次の理由によります。
1.一方の中性子のβ崩壊で生じた、右巻き反電子ニュートリノ（Rνe）（＝右巻き電子ニュートリノ（Rνe））が、そのまま、別の中性子に取り込まれることがありえない。
※このことは、素スピノル物理学パラダイムも、従来の物理学パラダイムも共通のことです。
2.低エネルギー状態では、一方の中性子のβ崩壊で生じた、右巻き反電子ニュートリノ（Rνe）が、左巻き電子ニュートリノ（Lνe）に変わることがありえない。
※素スピノル物理学パラダイムによれば、ニュートリノヒッグス場ユニット（νeHU）との相互作用によって、右巻き反電子ニュートリノの波動性が創発するだけです。一方、ニュートリノの質量（重力子の放出源として働き続ける能力）は、原始ヒッグス場ユニット（PHU）との相互作用で生じます。
3.仮に、高エネルギー状態で、一方の中性子のβ崩壊で生じた右巻き反電子ニュートリノ（Rνe）が、ニュートリノヒッグス場ユニット（νeHU）由来の四極子に作用して、左巻き電子ニュートリノ（Lνe）が生じたとしても、同時に、2つの右巻き反電子ニュートリノ（Rνe）が生じてしまう。
※このことは、素スピノル物理学パラダイムだけで考えられることです。このことによっても、「ニュートリノを放出しない二重ベーター崩壊」は説明できません。
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よって、素スピノル物理学パラダイムは、次の結論に至ります。
結論2-11.4 「反電子ニュートリノを放出しない二重ベーター崩壊」は、実際に起こりえない。
「反電子ニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊」の実験は、『ニュートリノがマヨナラ粒子である』ことを検証するためにデザインされたものでした。
しかし、たとえ、この「反電子ニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊」が実在しないからといって、ニュートリノがマヨナラ粒子ではないとは言えないことを素スピノル物理学パラダイムが示しています。
このことは、「反電子ニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊」が成立することは『ニュートリノがマヨナラ粒子である』ことの必要条件ではなかったことを（素スピノル物理学パラダイムが示していることを）意味しています。
つまり、素スピノル物理学パラダイムは、『結論2-11.3 ニュートリノは、マヨナラ粒子である。』という結論は、「反ニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊」が実在しないことによって揺らがないことを示しています。
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