15《素粒子物理学の標準模型における“3つの世代”》


　素粒子物理学の標準模型における“3つの世代”とは、次のようなものでした。

　それぞれの“3つの世代”は、「質量のみが異なり、スピンや電荷など他の性質は、全く同じ」という関係を持っています。
　「“3つの世代”とは、いったい何なのか？」「どのようにして、このような“3つの世代”が生まれたのか」について、従来の物理学パラダイムは、これまでほとんど解明できませんでした。


　素スピノル物理学パラダイムは、「“3つの世代”とは、いったい何なのか？」「どのようにして、このような“3つの世代”が生まれたのか」について説明できます。
　素粒子物理学の標準模型における“3つの世代”について、素スピノル物理学パラダイム（素スピノル素粒子物理学）によって説明すると次のようになります。


　この“3つの世代”について、素スピノル物理学パラダイムは、“フラクタル相似の原理”にもとづき、何らかのフラクタルの関係を持っていると予想します。
　標準模型における、それぞれの“3つの世代”は、いずれもスピン1/2のフェルミオンです。
　したがって、“3つの世代”は、“×奇数”タイプ（例えば、“×3”）の何らかのフラクタルな関係を持つと考えられます。
　（もし、“×偶数”タイプ（例えば、“×2”、“×4”…）のフラクタルであるとすると、スピンが整数（1、2…）になってしまうので、つじつまが合いません）

　以上より、素スピノル物理学パラダイムは、次の仮説を立てます。

　仮説2-15.1　標準模型における“3つの世代”は、“×3タイプ”フラクタルの関係を持っている。

※“×3”を選択したということは、最も単純な奇数タイプを選んだことになります。このことは、シンプル一様化原理と調和しています。


　この仮説2-15.1をもとにすると、それぞれの“3つの世代”の具体的な構造は、次のように説明できます。

　例えば、ミューオンμ⁻（第2世代）は、電子e⁻（第1世代）の何らかの組み合わせで生じると考えられます。
 一方、総スピンや総電荷は、ミューオンμ⁻（第2世代）と電子e⁻（第1世代）の間で、一切違いがありません。（違うのは質量のみです）

　よって、仮説2-15.1を考慮に入れて、最もシンプルな構造を考えると、ミューオンμ^-（第2世代）は、「電子e⁻（第1世代）２つと、陽電子e^＋（第1世代）1つ」との組み合わせとして創発するという幾何的モデルが、自然に導かれます。

　図示すると、例えば、次のようなミューオンの幾何的モデルが考えられます。

ミューオンμ−

※電子は左巻き、陽電子は右巻きになっており、トータルで、ミューオンは左巻きとなっています。 ※“打ち消し”があるので、トータルのスピンは1/2であり、トータルの電荷は電子1つ分の“−1”に相当しています。 ※このミューオンの中の「ある電子と陽電子のペア」に着目すると、“対消滅のペア”（（連星のような軌道運動をする）電子ヒッグス場ユニット（16《ヒッグス場と各種の場》）の半分）に、相当していることに気づかれます。 ※ミューオンの質量106MeVであり、電子2つと陽電子1つの静止質量の和（3×0.5MeV）よりも大きいです。 　この質量は、電子2つと陽電子1つの外部運動エネルギーであると考えられます。 　これらは、「連星のような軌道運動」のみならず、「（決定論的カオスによる）より激しい軌道運動」をしていることが考えられます。 　なお、その激しい運動をする（ミューオン中の）少なくとも“電子と電子”は、「LP光子の集積したひも」を介する“原始的な力”で結びつけられていると考えられます。

　これなら、スピンや電荷を一切変化させずに、“ミューオン”に相当するものの創発を説明できます。


　よって、素スピノル物理学パラダイムは、さらに、次の仮説を立てます。

　　仮説2-15.2　次の世代は、「1つ前の世代の“粒子2つと、反粒子1つ”の組み合わせ」として創発するものである。


　先ほどのミューオンの幾何的モデルが、この仮説2-15.2にあてはまっているのは明らかです。

　この仮説2-15.2によると、例えば、ミューニュートリノとは、「ニュートリノ2つと反ニュートリノ1つの組み合わせ」として創発するものであることになります。すなわち、ミュー二ュートリノの幾何的モデルは、次のようになります。

ミューニュートリノνμ

※電子ニュートリノが左巻き、反電子ニュートリノが右巻きになっており、トータルで、ミューニュートリノは、左巻きになっています。 ※“打ち消し”があるので、トータルのスピンは1/2であり、トータルの電荷は、電子ニュートリノ1つ分の“0”に相当しています。 ※このミューニュートリノの中の「ある電子ニュートリノと反電子ニュートリノのペア」に着目すると、“対消滅のペア”（（連星のような軌道運動をする）ニュートリノヒッグス場ユニット（16《ヒッグス場と各種の場》）の半分）に、相当しています。 ※ミューニュートリノの質量170keV以下であり、電子ニュートリノ2つと反電子ニュートリノ1つの静止質量の和（3×2.5eV）よりも大きいです。 　この質量は、電子ニュートリノ2つと反電子ニュートリノ1つの外部運動エネルギーであると考えられます。 　これらは、「連星のような軌道運動」のみならず、「（決定論的カオスによる）より激しい軌道運動」をしていることが考えられます。 　なお、その激しい運動をする（ミューニュートリノ中の）少なくとも“電子ニュートリノと電子ニュートリノ”は、「LP光子の集積したひも」を介する“原始的な力”で結びつけられていると考えられます。

　組成だけを見ると、ミューオンは、電子ヒッグス場ユニット（16《ヒッグス場と各種の場》）の“4面体”から、1つだけ陽電子を取り除いたものに相当し、ミューニュートリノは、電子ニュートリノヒッグス場ユニット（16《ヒッグス場と各種の場》）の“4面体”から1つだけ反電子ニュートリノを取り除いたものに、相当することがわかります。

電子ヒッグス場ユニットの“4面体”	→ 1つだけ陽電子を 取り除くと──	ミューオンμ−
ニュートリノヒッグス場ユニットの“4面体”	→ 1つだけ反電子ニュートリノを取り除くと──	ミューニュートリノνμ

　電子ヒッグス場ユニット（eHU）から1つの陽電子を取り除かれる場合、ニュートリノヒッグス場ユニットから1つの反電子ニュートリノを取り除かれる場合、いずれも、高エネルギー状態に励起した、四極子の状態になってから、取り除かれると考える方が自然だと思われます。

電子ヒッグス場ユニットの“4面体”	→ 励起	四極子	→ 1つだけ陽電子 （緑で囲んだもの）を 取り除くと──	ミューオンμ−
ニュートリノヒッグス場ユニットの“4面体”	→ 励起	四極子	→ 1つだけ反電子ニュートリノ（緑で囲んだもの）を取り除くと──	ミューニュートリノνμ

　よって、素スピノル物理学パラダイムは、次の仮説を立てます。

　仮説2-15.3　高エネルギー状態のときに限って、ある粒子（電子やニュートリノ、クォーク…）の“ヒッグス場の“4面体”から1つ取り除かれることによって、その粒子の高世代が生じる。


※高世代が生じるのは、高エネルギーのとき限定であることになります。



　以上の説明について、既存の観測結果を用いた、簡単な検証を試みます。

　ミューオンμ⁻については、ミューニュートリノν_^μ、電子e⁻、反電子ニュートリノν_eに崩壊する現象が観測されています。
　この崩壊過程は、おおよそ、次のような“反応式”として説明できます。

＋ ミューオンμ− ニュートリノヒッグス場ユニットが 励起して生じた“四極子”	→ W−ボソン （→速やかに電子と反電子ニュートリノに分解） ＋ ミューニュートリノνμ ＋ 速やかに対消滅する“電子と陽電子”のペア
弱い相互作用の過程で、「ミューオンの中の1つの電子（例えば、緑で囲んだもの）」と「ニュートリノヒッグス場ユニットが励起して生じた“四極子”の中の1つの右巻きニュートリノ（例えば、緑で囲んだもの）」からW−ボソンが生まれて放出されると──	1.（そのW−ボソンは）その後、速やかに 　　電子と反電子ニュートリノに分解されます。 　2.ニュートリノヒッグス場の“四極子”側の残りは、 　　そのままミューニュートリノになります。 　3.ミューオン側の残りは、電子と陽電子のペアとして 　　対消滅したままになります。

　例えば、パイ中間子⁻（ダウンクォーク＋反アップクォーク）から、ミューオンと反ミューニュートリノができるという現象が観測されています。
　この変化は、おおよそ、次のような“反応式”として説明できます。

パイ中間子π− ダウンクォーク ＋ 反アップクォーク	→	＝ → 分解	＋	電子ヒッグス場ユニットが 励起して生じた“四極子” ニュートリノヒッグス場ユニットが 励起して生じた“四極子”	→	ミューオンμ− 反ミューニュートリノνμ
パイ中間子π−（ダウンクォーク＋反アップクォーク）から 弱い相互作用によって生じたW−ボソンが速やかに分解して、 電子と反電子ニュートリノとなると── （W−ボソン→電子＋反電子ニュートリノ）				1.「W−ボソンの分解で生じた電子」と「電子ヒッグス場ユニット由来の“四極子”の中の“陽電子”（緑で囲んだもの）」が対消滅します。 2.「W−ボソンの分解で生じた反電子ニュートリノ」と「ニュートリノヒッグス場ユニット由来の“四極子”の中の“ニュートリノ”（緑で囲んだもの）」が対消滅します。

　もし、高エネルギー状態でなかったら（＝電子ヒッグスユニットとニュートリノヒッグス場ユニットが励起が生じていなかったら）、W⁻ボソンは、単に、電子と反電子ニュートリノに分解するだけです。
　（高エネルギー状態だからこそ、ミューオンや反ミューニュートリノが生成することができます）
　よって、 パイ中間子π⁻からW⁻ボソンに変化する過程が、高エネルギー状態（＝電子ヒッグスユニットとニュートリノヒッグス場ユニットの励起）を生じるからこそ、ミューオンと反ミューニュートリノが生じるのだと考えられます。



　低エネルギー状態である場合は、W⁻ボソンの分解で生じた電子と反電子ニュートリノは、電子ヒッグス場ユニットと、ニュートリノヒッグス場ユニットと相互作用することで、それぞれ、“物質波”を創発するだけとなります。

　しかし、高いエネルギー状態である場合は、ミューオンやミューニュートリノを生じることになります。
　（そのことは、高世代が生じるのは、実際は、高エネルギーのとき限定であるという節類と調和しています）

　つまりは、“物質波”が創発するか、高世代が創発するかは、エネルギーの大きさ次第ということになります。


※物質波と高世代の創発は、確かに、似ている（重なっている）ところがあります。
　 すなわち、例えば、“ミューオンの組成”そのものは、電子ヒッグス場の“4面体”から、1つだけ陽電子を取り除いたものに相当しますので、14《「電子と電子ヒッグス場ユニット（eHU）との相互作用》で説明した“電子の波動性の図”は、“ミューオンの創発の可能性を示す図”と見なすこともできます。

※14《「電子と電子ヒッグス場ユニット（eHU）との相互作用》で説明した、電子の波動性を示す図です。 　「新たな四極子」と「新たな電子」が読み取れます。

※上と全く同じ実体像を、「対消滅しうる電子と陽電子のペア」と『ミューオンになりうる「電子×2＋陽電子×1」』と見なすことができることが読み取れます。 　この図は、「ミューオンの創発」や「電子と陽電子の対消滅」を示しているわけではありませんが、“ミューオンの創発の可能性”を示しています。 　すなわち、もし、エネルギーが十分に高ければ（電子ヒッグス場ユニット（eHU）が四極子に励起していれば）、それだけのことで、ミューオンが創発していまうことを示しているのです。 ※あるいは、そもそも、『この“電子の波動性”を示す図は、実は、そのままで、“電子→ミューオン→電子→ミューオン…”という“電子振動”の一種に相当している。ミューオンは、分解されない限り、観測されない』と言える可能性はないでしょうか？　 詳細な検討は、今後の課題です。

　同様に、ミューニュートリノの組成は、電子ニュートリノヒッグス場ユニットの“4面体”から、1つだけ反電子ニュートリノを取り除いたものに相当するので、“電子ニュートリノの波動性を示す図”は、“ミューニュートリノの創発の可能性を示す図”と見なすこともできます。
　　（“電子の波動性を示すエネルギーの変化の図”と、“ニュートリノ振動を示す図”は、相似です）

※14《「電子と電子ヒッグス場ユニット（eHU）との相互作用》で説明した、電子の波動性を示す図です。 　「新たな四極子」と「新たな電子」が読み取れます。

　このことは、ニュートリノのエネルギーが十分に高ければ（ニュートリノヒッグス場ユニットが四極子に励起していれば）、それだけのことで、ミューニュートリノが創発してしまうことを意味しています。


　このあたりのことは、“ニュートリノ振動”（ニュートリノ→ミューニュートリノ→ニュートリノ→ミューニュートリノ→…）と関連していると思われます。
　すなわち、（これまで、抽象的な数学（波動関数の重ね合わせ…）によって、説明されてきた）“ニュートリノ振動”を、このような幾何的モデルで説明できると思われます。
　あるいは、“ニュートリノ振動”の観測結果は、こういった幾何的モデルが自然（nature）と調和していることを証明してくれていると解釈できるかもしれません。（やはり、「観察の理論負荷性」の一種ということになります）




　以上のように、既存の観測結果をもとにして、
　仮説2-15.2　次の世代は、「1つ前の世代の“粒子2つと、反粒子1つ”の組み合わせ」として創発するものである。」
　仮説2-15.3　高エネルギー状態のときに限って、ある粒子（電子やニュートリノ、クォーク…）の“ヒッグス場の“4面体”から1つ取り除かれることによって、その粒子の高世代が生じる。
　という仮説が、自然（nature）と調和的であることを確かめられます。
　（“ニュートリノ振動”を含めて、当然、さらなる厳密な検証は、今後の課題です）



　さらに、例えば、第3世代のタウオンは、「仮説2-15.2　次の世代は、「1つ前の世代の“粒子2つと、反粒子1つ”の組み合わせ」として創発するものである。」により、「ミューオン2つと反ミューオン1つを組み合わせてできたものである」ということになります。
　つまり、電子から始まる、第1世代から第3世代までの構造は、すべて、次のように、フラクタルによって説明できることになります。

　同様にして、例えば、ニュートリノの3つの世代（電子ニュートリノ、μニュートリノ、τニュートリノ）、クォークの3つの世代（アップクォーク、チャームクォーク、トップクォーク/ダウンクォーク、ストレンジクォーク、ボトムクォーク）の関係も説明できます。

　以上のように、「仮説2-15.2　次の世代は、「1つ前の世代の“粒子2つと、反粒子1つ”の組み合わせ」として創発するものである。」をあてはめるだけで、確かに、すべておいて「総電荷や総スピンを保存しつつ、質量だけが異なるもの」を構成できます。


※例えば、ダウンクォークやアップクォークやクォークの3つの世代についても、検証ができます。
　例えば、K⁰＝ds、K⁰＝ds の反応について、この組成をあてはめて検証することができます。
　また、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》は、その検証の1つに相当しています。





　高世代は、（高いエネルギー状態における）低世代の自己組織化によって創発するものであることになります。
　世代が上がるほど質量が大きいので、エネルギーが高い環境であるほど、より高い世代の素粒子が創発しやすいことになります。

　それでは、果たして、何世代まで、生成できるのでしょうか？
　第4世代、第5世代は、存在しないのでしょか？

「最もエネルギーが小さいニュートリノから始まる“第4世代”」でさえ観測されていないことは、たとえエネルギーが十分であったとしても、（同様な規則で）第4世代、第5世代…　の生成は困難であることを示しているようです。
　「最もエネルギーが小さいニュートリノから始まる“第4世代”」が観測されていないのは、「その観測が“Z⁰の崩壊”を利用しているからに過ぎない」という可能性もあるかもしれません。しかし、一方、 なんらかの制限（理由）があるために、（理論上も）3世代までが限界である可能性もあると思われます。詳細な検討は、今後の課題です。



※各種のヒッグス場ユニット（16《ヒッグス場と各種の場》）も、『 仮説2-15.1　標準模型における“3つの世代”は、“×3タイプ”フラクタルの関係を持っている』と調和していますので、一見、“3つの世代がある”と見なすことができないこともなさそうです。
　しかし、それぞれ1次ヒッグス場ユニット、2次ヒッグス場ユニット、3次ヒッグス場ユニットと呼び、3つの世代があるとは見なさないこととします。なぜなら、『仮説2-15.2　次の世代は、「1つ前の世代の“粒子2つと、反粒子1つ”の組み合わせ」として創発するものである』とは調和していないからです。

ヒッグス場ユニット（＝ヒッグス場の構成単位）
1次ヒッグス場ユニット	2次ヒッグス場ユニット	3次ヒッグス場ユニット
原始ヒッグス場ユニット （PHU）	プレオン∴ヒッグス場ユニット （∴HU）	電子ヒッグス場ユニット （eHU）
		クォークヒッグス場ユニット （uHU、dHU）
		電子ニュートリノヒッグス場ユニット （νeHU）

※“×3タイプ”のフラクタルになっていますが、『仮説2-15.2　次の世代は、「1つ前の世代の“粒子2つと、反粒子1つ”の組み合わせ」として創発するものである』とは調和していません。