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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
7《プレオン∴どうしを結びつける力》
『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



7《プレオン∴どうしを結びつける力》


 プレオン∴どうしは、ある種の力で結びついているばすです。


 例えば、電子を作るためには、−1/3の電荷を持つマイナスプレオン∴どうし“3つ”を結びつける力が存在しているはずです。

 この力は、同じマイナス電荷どうしを結びつけるので、ふつうの電磁気力ではありません。
 また、マイナスプレオンは、“グルーオンが作用できるような色荷”を持たないので、“強い力(強い相互作用)”でもありません。
 また、3つのマイナスプレオンから1つの電子を作るために、わざわざウィークボソン(Wボソン(電子+反電子ニュートリノ)等)が放出されるはずがないので、“弱い力(弱い相互作用)”でもありません。

 当然、弱すぎるので、重力でもありません。

 つまり、電子を構成する3つのマイナスプレオン3つを結びつける力は、従来の物理学パラダイムが示してきた4つの力(電磁気力、強い力(強い相互作用)弱い力(弱い相互作用)、重力)では、説明できない力なのです。

 プレオン∴どうしを結びつける力の正体とは、いったい何なのでしょうか?

 このどうしても避けられない問題について、以下で説明します。



 “グルーオンやπ中間子を介する力が持っている、フラクタル相似性”から類推すると、プレオン∴の間に働く力は、素スピノル2つに相当する“・・”のやり取りを介して生じていることが、強く予想されます。これは、“フラクタル相似の原理”と調和していることになります)


・・が、プレオン(=∴)を結びつけると予想されます。

グルーオン(=プレオン∴+反プレオン)が、クォーク(=∴×3)を結びつけます。

※π中間子(=クォーク+反クォーク)が、陽子や中性子(クォーク×3)を結びつけます。


 したがって、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2-7.1 プレオン∴の間で、距離LP[m]を持つ素スピノル2つ(右巻き&左巻き)をキャッチボールする(湯川型の相互作用をする)ことにより、プレオン∴は、結びつく。


 この素スピノル2つ(右巻き&左巻き)は、光子の組成と同じで、サイズがLP[m]なので、これを、“LP光子”と呼ぶこととします。

 このLP光子は、明らかに、ふつうの仮想光子とは異なります。
 なぜなら、もしこれが、ふつうの仮想光子として働くとすれば、マイナスのプレオン∴とマイナスのプレオン∴の電荷の間には、当然、斥力を生じることになってしまうからです。その結果、例えば、電子が形成されることは決してなくなってしまいます。

 また、このLP光子は、単なる“波長が短くなった光子”(ふつの電磁波を構成する光子)でもないと予想されます。
 なぜなら、“光子は波長が短くなり続けると、ある時、重力子エネルギーEG[J]より大きくなってしまう”からです。


 こういったLP光子によって生じる力を、便宜上、“原始的な力”と呼ぶこととします。

 この“原始的な力”は、素スピノル2つからできた“LP光子”という仮想粒子を介して、湯川型の相互作用をすることで、(短い距離限定で)引力のみが生じると考えられます。そのことは、(プレオン∴2つからできた)グルーオンという仮想粒子を介して、湯川型の相互作用をすることで、(短い距離限定で)引力が生じることと似ています。

この“原始的な力”の場合の、“局所的なゲージ変換を相殺するかたちで生じるゲージボソン”は、“LP光子”ということになります。
 つまり、この“原始的な力”は、“ゲージ原理”を満たしていることになります。


 “グルーオンやπ中間子を介する力が持っている、フラクタル相似性”から類推すると、グルーオンを介する、強い力(強い相互作用)と、LP光子を介する“原始的な力”は、荷量についても相似であることが予想されます。
 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2-7.2 強い力(強い相互作用)が“グルーオン色荷”を介して働くように、“原始的な力”は、“LP色荷”を介して働く。

※“原始的な力”における色荷を、特に“LP色荷”と呼び、ふつうの色荷(グルーオン色荷)と区別することとします。



 例えば、3つの中性プレオン(右巻き)で構成されている反電子ニュートリノ(右巻き)を考えてみましょう。
 右巻き中性プレオンは、右巻き素スピノル2つと左巻き素スピノル1つで構成されています。

 それぞれに、ふつうの(クォークに関する)色荷(グルーオン色荷)と同様に、(プレオン∴に関する)色荷である“LP色荷”を定義できるでしょうか? できます。
 素スピノル物理学パラダイムは、LP色荷について、次のような仮説的な定義を与えます。

 仮説的な定義2-7.1

“右巻き中性プレオン”のLP色荷(仮説的な定義)
LP色荷
素スピノル物理学
パラダイム表記
スピン1/2
1/2
1/2
1/2
※少数派が、左巻き素スピノルであり、ピンクで示されています。
 多数派が、ブルーの右巻き素スピノルであり、その配置は、3種類考えられます。

※トータルのスピンは、すべて1/2になっています。

※やはり、中性プレオンR(赤)のみ「パウリの原理(排他律)」に反しています。

※クォークに関する色荷(グルーオン色荷)の場合(仮説的な定義2-6.16《色荷の起源》)と相似になっています。

※なお、左巻き反中性プレオンにおいても、同様に、“LP色荷”を定義できることは、容易に確かめられます。
 それは、下のようになります。(仮説2-7.3に含めます
“左巻き反中性プレオン”のLP色荷(仮説的な定義)
LP色荷
素スピノル物理学
パラダイム表記
スピン1/2
1/2
1/2
1/2

 この“LP色荷”が3つのプレオン∴どうしを結びつける際、トータルの“LP色荷”は、(ふつうの“グルーオン色荷”と同様に)、常に赤青緑がそろって、常に無色になるように保たれることになります。



※このLP色荷を荷量とする“原始的な力”によって、例えば、「右巻き反電子ニュートリノ(右巻き中性プレオンが3つが結びつく)」や「左巻き電子ニュートリノ(左巻き中性プレオンが3つが結びつく)」が創発すると考えられます。
 そのことは、例えば、下図のような、「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、弱い相互作用により、Wボソンが生じる過程において、このWボソンを構成する反電子ニュートリノが、「右巻き中性プレオンが3つ結びついて創発している」ことと調和ししています。(12《ウィークボソンW、W、Z0と、弱アイソスピンについて》

「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」のペア
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
※Wボソンを構成する反電子ニュートリノが、「右巻き中性プレオン3つが結びついて創発している」ことが読み取れる。)


※なお、「右巻き中性プレオン2つと、左巻き反中性プレオン1つが結びついているもの」や「左巻き反中性プレオン2つと、右巻き中性プレオン1つが結びついていもの」は、プレオン∴ヒッグス場ユニットから“1つ”のプレオン∴を取り除いたもの、すなわち、「第二世代のプレオン∴」と呼べるものに相当すると考えられます。



 このLP色荷を荷量とする“原始的な力”は、他にも、例えば、電子(左巻きマイナスプレオン)や、アップクォーク、ダウンクォークが創発すると考えられます。

 例えば、電子やダウンクォークの中の、マイナスプレオンにおいても、同様に、LP色荷を定義できます。
 確かめてみましょう。

 仮説2-7.4

“マイナスプレオン”のLP色荷(仮説)
LP色荷
素スピノル物理学
パラダイム表記
スピン1/2
1/2
1/2
1/2
※マイナスプレオンは、すべて左巻き素スピノルで構成されており、中性プレオンのように、はっきり少数派が確定されることはできません。
 しかし、便宜上、形式的に、ある1つの素スピノルを基準にします。(それをピンクで示してあります)
 それを基準にすると、他の2つの“水色の左巻き素スピノル”の配置を、中性プレオンの場合と同様に、やはり、全部で、3種類考えられます。

※よくみると、マイナスプレオンの赤と青と緑の構造は、実際どれも同じものです。
(回転させることによって、お互いに同一であることが確かめられます。すなわち、赤青緑の3つとも、「パウリの原理(排他律)」に反しています)
 しかし、それでも、“中性プレオンの場合と同様に”LP色荷を定義できているのは確かなので、LP光子を介する“原始的な力”が、マイナスプレオンの間においても、存在できることになります。

※トータルのスピンは、すべて1/2になっています。

※プラスプレオンについても同様に定義できます。
 それは、下のようになります。(仮説2-7.4に含めます
“プラスプレオン”のLP色荷(仮説)
LP色荷
素スピノル物理学
パラダイム表記
スピン1/2
1/2
1/2
1/2



 マイナスプレオン(やプラスプレオン)の3つの色荷に対応するものの構造は、よくみると、3つとも全く同じです。
 しかし、LP色荷を、このように“中性プレオンの場合と同様に”定義できる以上、マイナスプレオン(やプラスプレオン)は、LP光子を介する“原始的な力”が作用するのに十分な条件を満たしていることになります。

※ただし、ニュートリノの中の“原始的な力”と、電子の中の“原始的な力”の強さが違うことは、ありうると思われます。
 (詳細な検討は、今後の課題です)



 このように中性プレオンも、荷電プレオン(マイナスプレオン&プラスプレオン)も、LP荷を定義できることは、“原始的な力”は、プレオン∴3つを結びつけて、ニュートリノや電子を作れるのみならず、クォーク(ダウンクォークやアップクォーク)を作れることを意味します。

 そして、このことは、“原始的な力”は、プレオン∴2つを結びつけてグルーオンを作ったり、電子と反電子ニュートリノの中のプレオン∴どうしを結びつけてWボソンを作ったり、プレオン∴4つを結びつけてプレオン∴ヒッグス場ユニットを作ったりすることを支えると考えられます。



※なお、例えば、下図のような、緑で囲ったペアが、「パウリの原理(排他律)」に反することも考えられます。

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
※『赤色のダウンクォークの中の、2つの中性プレオンが「パウリの原理(排他律)」に反すること』から類推すれば、「パウリの原理(排他律)」に反していることと同じです。
 しかし、それだけでは、ニュートリノや電子を閉じ込めるには、不十分なのだと考えられます。
 レプトン(ニュートリノや電子)の閉じ込めが成立するためには、クォークの閉じ込めの場合のように、アップクォーク(++0)やダウンクォーク(−00)のように、プレオン∴の種類が2 : 1になっていることが必要なのだと考えられます。詳細な検討は、今後の課題です。

※なお、上図の 緑で囲ったペアは、素スピノルレベルを含めて厳密に見れば100%同一でないので、「パウリの原理(排他律)」が成立しないのではないかという見方がありうるかもしれません。しかし、そもそも、(素スピノルレベルを含めて厳密に見れば、100%同一でない)2つの電子においても「パウリの原理(排他律)」が成立するのでした。
 したがって、「パウリの原理(排他律)」は、“統計的なもの(相対的なもの)”でありうるのだと思われます。
 例えば、2つのプレオン∴間、2つの電子間、2つのクォーク間… の「パウリの原理(排他律)」が“統計的なもの(相対的なもの)”であるのに対して、2つの素スピノル間の「パウリの原理(排他律)」は、絶対的なものなのだと考えられます。

※2つの素スピノル間の「パウリの原理(排他律)」が絶対的なものであるからこそ、プレオン∴の閉じ込めにおいては、プレオン∴を構成する素スピノルの種類が2 : 1になっていることが不要なのだと考えられます。詳細な検討は、今後の課題です。





 このLP光子(およびLP色荷)を介して生ずる“原始的な力”は、湯川型の相互作用の一種です。
 そして、この“原始的な力”は、強い力や弱い力のもととなる、グルーオンや、ウィークボソンを生み出す力でもあるので、本当の意味で、“1次的な力”に相当しています。(だからこそ、“原始的な力”という呼び方がふさわしいと判断できます)

 一方の「仮想光子を介して生じる電磁気力(ふつうの電磁気力)」との関係は、どのようになっているでしょうか?
 ここで、「仮想光子を介して生じる電磁気力(ふつうの電磁気力)」と、「LP光子を介して生じる原始的な力(“原始的な電磁気力”)」の違いを下の表に整理しておきます。

仮想光子を介して生じる電磁気力
(素スピノル物理学パラダイムによる説明)
LP光子を介して生じる原始的な力
(素スピノル物理学パラダイムによる説明)
到達距離
LP光子が作用する範囲より遠方
(n≧20 r=2LP[m])〜無限遠
ごく近い距離(n≦19 r=2LP[m])まで
正負の区別と
力の性質
正負を区別する。
引力と斥力がある。
正負を区別しない。
引力のみ
働き
クォークやレプトンのサイズ以上の
電荷どうし、磁極どうしを
近付けたり、遠ざけたりする
プレオン∴どうしを結びつける
プレオン∴を閉じ込める
8《プレオン∴の閉じ込め》
生じるもの
原子、分子、高分子…
電子、ニュートリノ、クォーク… などのフェルミオン

グルーオン(グルーオンの集積したひも)、
ウィークボソン(LP光子の集積したひも)、
プレオン∴ヒッグス場ユニット… などのボソン
力を生むしくみ
仮想光子が作るプランクスケール磁場の総和が作る
マクロ電場 orマクロ磁場を
介して、力を伝える。
(原始ヒッグス場抵抗がより小さい方へと
“電荷”や“磁極”が移動することによって、
そこに生じているように見える力)
LP光子のキャッチボールによる
(湯川型の相互作用)


 両者は、似ているようで、非常に違うことがわかります。
 (だからこそ 、“原始的な電磁気力”という呼び方は却下しました



※素スピノル物理学パラダイムでは、ふつうの電磁気力や重力は、それぞれ、「仮想光子の総和によってつくられる電磁場」、あるいは、「重力子の総和によって作られる重力場」を介して、力を伝えていると説明します。
 この説明は、量子電磁力学(QED)において、電磁気力は、仮想光子のキャッチボールによって生じる(「湯川型の相互作用」の一種である)と見なすのとは、異なります。

 量子電磁力学(QED)と素スピノル物理学パラダイムの違いを下に整理しておきます。

仮想光子を介して生じる電磁気力
 量子電磁力学(QED)
(従来の物理学パラダイム)
素スピノル物理学パラダイム
電磁気力が発生するしくみ
仮想光子のキャッチボールによって生じる
(湯川型の相互作用)
仮想光子が作るプランクスケール電場やプランクスケール磁場の総和が
作るマクロ電場やマクロ磁場を介して力が生じる
(原始ヒッグス場抵抗がより小さい方へと
“電荷”や“磁極”が移動することによって、
そこに生じているように見える力)
発散
発散する
発散しない
繰り込み
繰り込みが必要
繰り込みが不要
到達距離
電荷の周囲10−19[m]〜無限遠
LP光子が作用する範囲より遠方
(n≧20 r=2LP[m])〜無限遠
※QEDの適用限界について次のような記述があります。

 距離になおすと10-17cmまでQEDが正しく適用できることがわかっている。
 (『素量子物理学の基礎I 』 p.131 朝倉書店)

 なお、一方、LP光子が作用できる範囲は、LP=1.616×10-35[m]〜38×1.616×10-35[m](=10-16[cm])です。
 このことは、おおよそ、電磁気力と“原始的な力”の分業が成立していることを意味しています。

※一方、次のような記述もあります。

 マクロのスケールでは地球や木星磁場の存在、銀貨系磁場の存在により、数万光年つまり10+22cmまで適用可能である。(p.131『素量子物理学の基礎I 』 朝倉書店)

 したがって、厳密には、本当に無限遠方まで適用可能かどうかどうかを確かめることは不可能なのだと思われます。
 QEDにおいても、素スピノル物理学パラダイムにおいても、本当に無限遠方まで電磁力の影響が及びうるのかどうかは、検討が必要であると思われます。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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