ゲージボソン、ゲージ粒子、ボーズ粒子

素粒子の分類として、フェルミオンに対するものとして、「ゲージボソン、ゲージ粒子、ボーズ粒子」などの呼び名がありますが、これらの概念が理解出来ておりません。どの様な特性や必要性から、このような区別があるのでしょうか？
例えば、Newtonの「加速器がわかり本」などでは、グルーオン8種、ウィークボソンに３種、フォトン、グラビトンはすべて、ゲージ粒子であり、ボーズ粒子として紹介されています。
http://www.amazon.co.jp/%E5%8A%A0%E9%80%9F%E5%99 …
基本的なことで申し訳ありませんが、よろしくお願い致します。

以上

No.2 ベストアンサー 回答者： k_yuu01 回答日時： 2012/05/13 16:58

どうも素粒子の分類は「フェルミ粒子かボース粒子の２つのどっちか」という考えのようですね。

もちろん間違いではないです。しかして、ゲージ粒子やクオーク等の役割を理解するより先に学ぶことではないと思います。
順番が逆な感じ（数学において、指数法則より先に対数を学んでしまうようなモン）
フェルミ粒子かボース粒子かというのは理論計算する時や理屈を詳しく述べるときに必要な区分であって”素粒子の概論がわかればよい”程度でしたら知らない方が混乱を招きません。
「素粒子にはまず、クォーク・レプトン・ゲージ粒子が有り～」から入った方がいいでしょう。

>>物質を形成する粒子フェルミオン
はい、物質を構成する粒子はクォークとレプトンです（性質の分類はフェルミオン）
>>これらは力を伝える粒子ボソンという概念があり
力を伝えるのはゲージ粒子。性質の分類はボソン

>>それでは、ゲージボソンという言葉がありますが、「対象となる粒子群としては」、 ゲージ粒子＝ボーズ粒子と考えて差し支えないのでしょうか？

おっしゃるグルーオン、ウィークボソン、フォトン、グラビトンはいずれもゲージ粒子であり、性質はボース粒子の区分です。よって、この範囲に注目すれば「ゲージ粒子＝ボース粒子」と言えます。
「じゃあ、（この範囲においては）ゲージ粒子をボース粒子と言い換えてもいいじゃん」となりますが、ゲージ粒子の話で、ゲージ粒子を全てボース粒子と書き換えて論議する人も本も見たことがないですね。

「ゲージ粒子なのに（性質は）フェルミ粒子だ！」という未知の素粒子が見つかったらならば、これはゲージボソンとは言えません。（ちなみにこの場合、未知の力の発見という大発見になります）
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例えば、ヘリウムの超流動の説明では、「ヘリウム４はボース粒子なので～」などとあります。ヘリウムは素粒子ではありませんね。粒子の振る舞い・性質の説明のためにボース粒子の話が出てくるのです。ですから素粒子の分類をフェルミ粒子・ボース粒子から始めるのはよくないと言いました。

この回答へのお礼

早速の回答有難う御座います。

>>性質の分類はボソン
>>（性質は）フェルミ粒子

このご説明で今回理解したかったことをクリアすることが出来ました。理解も少し立体的になった気がします。世界中が注目するＬＨＣが機能し始めている現在、そして日本が世界的な学者を多く輩出しているこの分野について、少しでも理解を深めておきたく質問させて頂きました。また、機会がございましたら、よろしくお願い致します。
有難う御座いました。

以上

お礼日時：2012/05/13 19:58

No.1 回答者： k_yuu01 回答日時： 2012/05/12 21:39

ひとつひとつ行きますか。

フェルミオン（フェルミ粒子）に対するはボソン（ボース粒子）。
この世界に存在する４つの力、すなわち重力、電磁力、強い力、弱い力を発生させる源の粒子がゲージ粒子。

で、ゲージ粒子はボソンなので縮めてゲージボソン、というわけ。


フェルミ粒子とボース粒子の違いはその性質によります。
詳しく説明すると長文になる上に、質問者さんの頭が爆発する危険があるので、どうしても知りたいときは”量子統計力学”で検索してください。
おおざっぱに言うと、
１、粒子２つを並び替えたとき、本当に替えたのか替えていないのか本質的に区別できるか？
２、一つの椅子に、２つの粒子が座ることができるのか？
ってとこでしょうか。他のルールもありますけどね。

区別の必要性の理由としたら、”物理法則の違い”ってトコですかね。

参考URL：http://homepage2.nifty.com/eman/statistic/differ …

この回答へのお礼

ご回答有難う御座いました。
物質を形成する粒子フェルミオンに対するものとして、力を伝える粒子ボソンという概念があり、ご説明にあるような性質を持つ粒子がゲージ粒子と理解致します。（もし問題があればご指摘下さい）

それでは、ゲージボソンという言葉がありますが、「対象となる粒子群としては」、 ゲージ粒子＝ボーズ粒子と考えて差し支えないのでしょうか？よろしくお願い致します。

お礼日時：2012/05/13 07:11