8《プレオン∴の閉じ込め》──成果2.素スピノル素粒子物理学──『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』──研究論文、さんぽフルーツ（木岬さんぽ作品集）

	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
8《プレオン∴の閉じ込め》

『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

8《プレオン∴の閉じ込め》

　クォークは閉じ込められていますので、（現在の宇宙の中で、陽子、中性子、中間子などから）クォークを単独で取り出すことができないのでした。
　“クォークの閉じ込め”が成立する理由は、強い力が（グルーオンが増幅するおかげで）クォーク同士が遠ざかれば遠ざかるほど引力が大きくなる性質（＝「漸近自由の性質）を持つことです。

　一方、電子やクォークを構成するプレオン∴も、閉じ込められていますので、（現在の宇宙の中で、電子やクォークなどから）プレオン∴を単独で取り出すができません。
　この“プレオン∴の閉じ込め”は、どのようなしくみで生じるのでしょうか？
　以下で、その説明をします。

　L_P光子のサイズ（素スピノルの間の距離）は、長さL_P［m］です。
　（よって、L_P光子の波長λ［m］は、その2倍の2L_P［m］であることを意味します）

　したがって、プレオン∴同士の距離が短くて、原始ヒッグス場ユニット（PHU）を介さない場合、L_P光子が放出されると同時に吸収される過程に相当する共転回は、次のようになります。

※例として、上図のように、（グルーオンの中にある）右巻き中性プレオンと、右巻き中性プレオンの間に生じているL_P光子のやり取りを図示しています。
　原始ヒッグス場ユニット（PHU）を介さずに、ダイレクトにL_P光子が移動しています。

※右巻き中性プレオンの、はじめのL_P色荷は、赤です。
（「パウリの原理（排他律）」に反するペア（緑の楕円で囲ったペア）を持つプレオンの“L_P色荷”が赤でした）
　この赤の中性プレオンが、「パウリの原理（排他律）」に反することに駆動されて、図のようなペア（緑の線で結んだペア）の間で共転回が生じています。

※共転回が終了すると、左巻き反中性プレオンの方が、赤になっています。
　（「パウリの原理（排他律）」に反するペア（緑の楕円で囲ったペア）を獲得しています）

　1つの原始ヒッグス場ユニット（PHU）を介する場合は、次のようになります。

※例として、反電子ニュートリノを構成する、2つの右巻き中性プレオンの間のL_P光子のやり取りを図示しています。

※プレオンの中のピンクの素スピノルが、少数派の素スピノルです。
　最初は、左側の右巻き中性プレオンの、L_P色荷が赤です。
　その赤のL_P色荷が持つ、「パウリの原理（排他律）」に駆動されて、最初の共転回が生じています。

　その最初の共転回により、原始ヒッグス場ユニットに、エネルギーが蓄えられます。
　次に、そのエネルギーが開放されるともに、新たな共転回が生じ、今度は、右側の中性プレオンのL_P色荷が、赤に変化しています。

※強い力（グルーオン＆色荷あり）が働く過程と、この“原始的な力”（L_P光子＆L_P色荷あり）が働く過程は、相似になっています。このことは、“フラクタル相似の原理”と調和しています。

　ところで、“電磁波を構成する光子は、波長が短くなり続けると、ある時、重力子エネルギーE_G［J］を越えてしまう”のでした。
　　（成果1　2《重力子の波》）

　『この重力子エネルギーE_G［J］がプランクエネルギーE_P［J］を2πで割った値に等しい（E_G［J］＝E_P/2π［J］）という関係を用いると、「波長2L_P［m］の“L_P光子”2つ分が持つエネルギーch/L_P［J］（＝E_G近似値［J］）」が1つの重力子になる際に放出する結合エネルギーが求まります。

（1/2π）×E_G近似値＝E_P［J］でした。
　この式を、「E_G［J］＝E_P/2π［J］」に代入すると、E_G＝E_P/2π＝E_G近似値/（2π）²となります。

　このことは、重力子エネルギーE_G（＝E_P/2π［J］）は、「波長2L_P［m］の“L_P光子”2つ分が持つエネルギーch/L_P［J］」（＝E_G近似値［J］）を、（2π）²で割ったものに相当することを意味しています。

　したがって、波長2L_P［m］の“L_P光子”2つが、1つの重力子になる際に放出する“結合エネルギー”は、
　「波長2L_P［m］の“L_P光子”2つ分が持つエネルギー［J］（＝E_G近似値［J］）」－「重力子エネルギー［J］」
　　＝　ch/L_P－ch/L_P（2π）²
　　≒　（38.4/39.4）×ch/L_P［J］と求まります。

　よって、「波長2L_P［m］の“L_P光子”2つ分が持つエネルギーch/L_P［J］」が1つの重力子になる際に放出する結合エネルギーは、1つの重力子が持つエネルギー（1/39.4）×ch/L_P［J］のおよそ38.4倍であることがわかります。』

　このことは、（波長が2L_P［m］の）1つのL_P光子のエネルギーは、1つの重力子エネルギーE_G［J］よりも、38.4/2＝19.2倍程も大きいことを意味します。
　このように、L_P光子のエネルギーが、重力子エネルギーよりも19倍ほど以上も大きい場合、何が起きるでしょうか？

　そこで、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2-8.1　あるプレオン∴から生じた、L_P光子が、原始ヒッグス場ユニットに作用する場合、下図のように「縮みきり“4角形”」が次々と作られ続けることによって増幅し、その過程は、次のプレオン∴に到達するまで続く。

※放出されたL_P光子が、もう一方のプレオンにたどり着くまで、「縮みきり“4角形”」の変形が増幅し続けています。

※これが、「L_P光子の集積したひも」に相当します。
　ひもといっても、ふにゃふにゃしておらず、“ピンと張って”いるので、弦（string）と呼ぶこともできます。（→下記^♯1）

※「L_P光子の集積したひも」を構成する「縮みきり“4角形”」は、見た目は、それぞれの構造が、重力子によって生じるものと全く同じです。「縮みきり“4角形”」のすべては、（新たに共転回する）右巻き中性プレオンとの共転回とともに解消されると考えられます。

※「L_P光子の集積したひも」は、「重力子の放出源とし働き続ける能力」を持っていない以上、「L_P光子の集積したひも」は質量を持っていないことになります。

※L_P光子のサイズが、1プランク長（1L_P、約10^－35m）に固定されているらこそ、すなわち、原始ヒッグス場ユニット（“4面体”）のサイズと等しいからこそ、L_P光子が“L_P光子の増幅”を生じうることがわかります。
　例えば、もし光子が、γ線のサイズであれば、原始ヒッグス場ユニットのサイズと比べて大きいので、このような増幅は起こりえません。

※例として、反電子ニュートリノを構成する、右巻き中性プレオンについて図示してありますが、電子を構成する左巻きマイナスプレオン、クォークを構成する各プレオンにおいても、同様に図示できます。

※もしかしたら、「L_P光子の集積したひも」は、下図のような、原始ヒッグス場ユニット（PHU）の連星のような構造を考慮した方が、より正確なのかもしれません。詳細な検討は、今後の課題です。

　この「縮みきり“4角形”」が増幅する過程は、光速で伝わります。
　（なぜなら、共転回の周期の1/2のT/2（＝L_P/c）［s］の間に、進む距離がL_P［m］だからです）

　この増幅の過程は、相手のプレオンにたどり着いて共転回が始まるまで続き、その共転回が完了するとともに、すべての「縮みきり“4角形”」が解消されると考えられます。
　「L_P光子の集積したひも」は、重力子の放出源として働き続ける能力を持を持っていないので、「L_P光子の集積したひも」は、質量を持っていないことになります。
　この「L_P光子の集積したひも」は、当然、ニュートリノのみならず、電子やクォークの中にも、存在すると考えられます。

^♯1次のような記述があります。

　オリジナルなひも理論は、中間子がひも状だと仮定すると高エネルギー実験のデータが説明できることから考案された。「ひも」と言う呼称はそのころから使われているが、ひもの状態を調べたところ、強い張力が作用して常にピンと張っていなければならないことが判明したため、現在では、「弦」と呼ばれる方が多い。
　中間子がひもだという見方は、やがて場の量子論に基づく複合粒子のアイデアに取って代わられるが、ひも理論の研究者は、長年扱ってきた理論を見捨てるに忍びず、今度は、電子やクォークなどの素粒子がひもという見方を提案した。
（p.171『素粒子論はなぜわかりにくいのか』　吉田信夫　技術評論社）　下線は、筆者によります。

　この文章から有用なヒントを得られます。
　1つは、『ひもの状態を調べたところ、～常にピンと張っていなければならないことが判明』という記述は、上記の“L_P光子の集積したひも”の説明と調和していることです。
　そして、もう1つは、電子やクォークなどが“ひも”だとすると、その電子やクォークなどの“ひも”の実体を担うものは、まさに、“L_P光子の集積したひも”であると考えられることです。

　プレオン∴間の距離が遠ざかるほど、“L_P光子の増幅”が大きくなり、当然、「L_P光子の集積したひも」のエネルギーが大きくなります。
　このことは、L_P光子を介する“原始的な力”が、“漸近自由”の性質を持つことを意味しています。

　この“漸近自由”の性質があるからこそ、L_P光子を介する“原始的な力”は、プレオン∴を、グルーオンやクォーク（アップクォーク、ダウンクォーク…）、レプトン（電子、反電子ニュートリノ…）の中に閉じ込めると考えられます。

　この“プレオン∴の閉じ込め”の説明は、現在、なぜ“電子やクォーク、グルーオンの内部構造”が観測されないのかを説明しています。
　つまり、少なくとも、これまでの観測結果は、この“プレオン∴の閉じ込め”の説明を支持するものだということになります。

　当然、（原始ヒッグス場ユニットの“4面体”が多くを占める）ふつうの状態では（現在の宇宙の状態では）、L_P光子やプレオン∴を、それぞれ単独に、直接的に観測することが困難です。
　しかし、このL_P光子を介する“原始的な力”は、現在も“到達距離が非常に短い”レベルで、活躍し続けていると考えられます。
　その活躍の場は、現在の宇宙では、グルーオンやクォーク、レプトンの“中”だけというように限られています。

※なお、 “宇宙の始まり”（ビッグバン）の直後～グルーオンやクォーク、レプトンが生成されるまでの間には、L_P光子を介する“原始的な力”は、主役として、広く活躍していたと考えられます。

※プレオン∴が「L_P光子の集積したひも」によって閉じ込められていることは、“グルーオンの集積したひも”によってクォークが閉じ込められていることと相似です。

※プレオン∴は、クォーク以上に強い力で閉じ込められていますので、プレオン∴がグルーオンよりも、単独に取り出すことが困難であるのは明らかです。

※プレオン∴が観測されにくい（“閉じ込め”以外の）理由は、（不確定性原理により）現在の観測手段に限界があるからです。
（なお、（不確定性原理により）現在の観測手段に限界があるという理由によって、例えば、電子やクォークを担う（弦理論の）弦も観測できないと考えられます）
　すなわち、仮に“L_P光子”や“個々の重力子”自体を観測に使うことが可能だとしても、プレオン∴は、これらの波長と同程度なので、その存在を確かめることは難しいと思われます。クォークは、間接的に観測されていますが、プレオン∴は、間接的な観測も困難なようです。詳細な検討は、今後の課題です。

　L_P光子による、プレオン∴を結びつける力が、“漸近自由”の性質を持つと言うことは、プレオン∴どうしの距離が小さければ小さいほど、その所産の質量（例えば、クォークや電子の静止質量エネルギー）が小さくなることを意味します。
　そのことは、プレオン∴どうしの距離が大きければ大きいほど（クォークや電子を構成する）プレオン∴の外部運動エネルギーが大きくなり、プレオン∴どうしの距離が小さければ小さいほど（クォークや電子を構成する）プレオン∴の外部運動エネルギーが小さくなることにほかなりません。
　こういった事情から、「プレオン∴から成るクォーク」が十分小さく（＝“L_P光子の集積したひも”が十分短く）、なおかつ、「クォークから成る陽子」が十分大きければ（＝“グルーオンの集積したひも”が十分長ければ）、（最初に挙げた）『「質量は閉じ込めのサイズに反比例する」ので、「プレオンから成るクォークは、クォークから成る陽子よりもずっと大きな質量を持つ」』という問題が生じなくなります。

※「L_P光子の集積したひも」は、プレオン∴の運動エネルギーに応じた長さをキープし、プレオン∴の運動範囲を束縛します。
　この「L_P光子の集積したひも」は、その幾何的モデルにより、運動しようがしまいが関係なく、質量を持たないと考えられます。
　このように“L_P光子の集積したひも”自体が質量を持たないことは、電子やクォークの静止質量エネルギー（＝構成するプレオン∴の外部運動エネルギー）の値や、（構成する電子や反電子ニュートリノ、クォーク…の静止質量よりはるかに大きな）ウィークボソンの質量の値（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》）と調和しています。
　なぜなら、この場合、「L_P光子の集積したひも」の長さをキープするところの、プレオン∴や（例えば、W^－ボソンの両端にある）電子や反電子ニュートリノの外部運動エネルギーだけが質量、すなわち、“重力子の放出源として働き続ける能力”を担っていると考えられるからです。

木岬さんぽ