A 回答 (3件)
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No.3
- 回答日時:
何をもって理由とするのか、が難しいですね。
力を媒介する粒子の質量(静止質量)がm≠0であるとき
力は距離が遠ざかると、距離の指数関数で減少します。
(湯川型相互作用といいます。英語の教科書にもYukawaと書かれています)
力を媒介する粒子の質量がゼロだと
力は距離が遠ざかると、距離の2乗で減少します。
素粒子間の力の減少の仕方は、指数か逆2乗か2種類しかありません。
それは、質量が正とゼロの2種類しか無いことに対応しています。
ただし、ここで2種類と言ったのは、実際の反応を構成している基本的な反応(素過程)の事です。実際の素粒子間の反応は(つまり実験結果は)、構成要素の多数の加算になります。その様子はファインマン図(例えば http://planck.exblog.jp/17590248/ )で表されます。ファインマン図の頂点が粒子の出会いの場所を示し、頂点間の線が反応の構成要素を表します。
結果として、実験で衝突させる素粒子間に働く力は、素過程である指数や逆2乗より複雑です。
また、原子間や分子間に働く力も、指数や逆2乗より複雑です。
光と重力は逆2乗則が実験で確かめられているので、その媒介粒子(光子、重力子)は質量がゼロになります。
ここで、上記では逆2乗則から出発して質量ゼロを結論しましたが、「光子と重力子は共に質量ゼロなので逆2乗則になる」という言い方もできなくはないです。しかし、質量ゼロが直接実験で確認できないので、上記「」内の言い方は誤っている気がします。
No.2
- 回答日時:
>式の形が似ている理由が知りたいのですが教えてください。
今のところ素粒子物理学はこの理由には到達できていません。
重力相互作用と電磁相互作用のゲージ粒子(グラビトン(未発見)と光子)の
どちらも質量が0ということにすると相互作用の形は似ることになりますが、
これは順序が逆で今のところ経験則から
2つの相互作用が似ていることがわかっているので、
それに合うモデルを考え、理論を構築しようとしているだけです。
素粒子物理学者は、この理由に迫るために残りの強弱2つの力も含めた
4つの力を統一した理論を作ろうとしています。
したがって、参考文献はメジャーなところだと超弦理論の専門書が出ていますが、
マイナーなものは論文に目を通すしかないと思います。
tidus さんがどういった立場の方かわからないのですが、
これらを読むためには結構な量の知識がなければ大変ですよ。
場の理論や相対論、標準理論などはもちろん
数学的な知識として群論やトポロジーなども必要です。
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