レプトンを結び付けているものとは？

高校物理の教科書を読んで素粒子のところで混乱しております。
いろいろ疑問があり、箇条書きさせていただきます。

1.クオークにはグルーオンが行き来して結び付けているそうですが、レプトンは何によって
結びついているのでしょうか？

2.素粒子にはその反素粒子が存在するそうですが、例えばどこに存在しているのでしょうか？
中性子の中とかに普通に入っているのですか？

3.対消滅、対生成の意味がよくわかりません。電子と陽電子が衝突して対消滅し、光子などのエネルギーに転化し、さらに新たな粒子、反粒子となり対生成する、みたいな解説がありますが、対消滅とは質量がいったん0になるということでしょうか？教科書の図では電子と陽電子が光子になってクオークと反クオークになるような図があります。レプトンがクオークに変わってしまうということですか？クオークのほうがレプトンに比べて質量がだいぶ大きいようですが、この点も理解に苦しみます。

4.ヒッグス粒子は他の素粒子に質量を与えるそうですが、その仕組みは解明されていますか？また、ヒッグス粒子自体の質量は0ですか？また、光子も素粒子に分類されているようですが、だとするとヒッグス粒子が光子に質量を与えるとは考えにくいので、その分類は矛盾することになりませんか？

5.重粒子は未発見だそうですが、発見されていないのになぜ存在が確信されているのでしょうか。

教科書・参考書をいくら読んでもこれらの疑問は解決できませんでした。普通に思う疑問だと思いますが、なんで記述しないのか…理解に苦しみます。

一部でも結構ですので、わかる範囲でお答えいただければと思います。

No.5 ベストアンサー 回答者： noname_deadbeef 回答日時： 2014/10/07 23:12

No.2です。

＞ということはこのニュートリノはもともと何かとくっついていたということにならないでしょうか？

十分なエネルギーさえあれば電子と陽電子だろうが対生成できるのに、「もともと何かとくっついていた」
という発想をする必要はあるんでしょうか？
素粒子論での「力」ってのはくっつけるだけではないので。

＞対消滅をした後、必ず何かが対生成をするわけではないということを意味していますか？

「光子対ができて」とそれとなく書きました。明らかに光子が対生成しているのですが、光子の対生成って
言い方は聞いたことがない気がしますね…
運動エネルギーとは光子の運動エネルギーのことです。
もしかして光子は「何か」に該当しないとお考えですか？「質量」がないからですか？

お聞きになっていることとはずれますが…
理論はおおまかに言って時間反転について対称です。
原子核にガンマ線がぶつかって電子と陽電子が対生成する（参考URL）
現象を逆回しすると、
原子核に電子と陽電子を同時にぶつけてガンマ線が（1個）出てくる
という現象があることがわかります。
これ対消滅をした後に対生成が起こらなかった例になりますでしょうか。

参考URL：http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AF%BE%E7%94%9F% …

この回答へのお礼

質量とエネルギーの等価性は理解しております。
当方としては教科書の記述についての質問させてもらっています。
質問内容がうまく伝わっていないようですので、改めてこちらも質問点を
整理いたしまして、新しいスレッドを立てさせていただきます。
また、お付き合いいただければ幸いです。
いろいろありがとうございました。

お礼日時：2014/10/07 23:54

No.4 回答者： Tacosan 回答日時： 2014/10/07 16:04

3 のところだけ:

「質量」は無視してください. 大事なのは「エネルギー」です.

あと, クォークにしろレプトンにしろいろいろな奴がいる (といってもそんなに種類はないが) んだから, 十把一からげに「クオークのほうがレプトンに比べて質量がだいぶ大きい」というのは適当すぎる.

No.3 回答者： chiha2525 回答日時： 2014/10/07 01:22

基本的には、まず世の中に現象が存在する、その現象を説明しようとあがいているのが物理理論だと認識してください。

グルーオンも、何かがないと素粒子がばらばらになっちゃうから、そうならないのはくっつけるもの＝グルーオンがあるからだ、みたいな感じです。原子核は＋の塊だからばらばらになるはずなのに塊になってるのは、そういうものがあるからなんですｗ

対生成、対消滅も、そのような現象があるから、というのが大元で、何かの理論があるからそれらの現象があるわけではないです。電子は－の電荷、同様の＋の電荷を持つ粒子と対に発生し、どうやらそれ以外は同じっぽいから反粒子なんじゃないか、というところです。＋と－で言うなら電子と陽子もそうなので、これらがペアなんじゃないかという考え方で作られた理論もあります（ありました）。

ヒッグス粒子はイマイマしい粒子（ガッデム粒子）ですね。このあたりは、こういうのが存在したらいいなーと考えてそういう観測装置をつくったら観測される、という量子論的な部分があるような気がしてなりませんｗ

重力子は重力があるから。重力波があれば重力子もあるはずだ。でも弱すぎて、まだ重力波は観測できてない、おかしいなー＜いまここ、です。

この回答へのお礼

ありがとうございます。重力波なるものがあるとは…私にはそれが何を表しているのか全く分からないのですが、重力子が発見されていない以上、重力が重力子に起因するとは言い切れないのでは…と思ってしまいます。ただし、未発見でも堂々と教科書に乗せてしまうということは、私の知らない何かいろいろな実験結果や理論が根拠となっているのでしょう…

お礼日時：2014/10/07 02:01

No.2 回答者： noname_deadbeef 回答日時： 2014/10/07 00:37

1.

クオークには色電荷があるのでグルーオン（強い力）で相互作用します。
レプトンには色電荷がないのでグルーオン（強い力）で相互作用しません。
レプトン同士が結びついた粒子ってミュオニウムとかですか？…
中性子が陽子と電子に別れたりするのは弱い力の相互作用の結果です。
弱い力はクオークとレプトン両方に働くようです。

2.
中間子はクオークと反クオーク（何故か変換できない…と思ったらク「ォ」ークが
正解らしい）の対になっています。
あとベータ崩壊では反ニュートリノも一緒に出るし、逆に陽電子が出るタイプの
ベータ崩壊もあるようです。
つまり結構飛び交ってます。

3.
いったん0になるもなにも、電子と陽電子が対消滅して光子対ができてそのまま
離れ離れに飛び去ってしまう場合は質量はなくなります。その分運動エネルギーは
増えているわけですが。

4.
素粒子について質量以外のほとんど全てを説明できる理論があって、更に
質量を説明するために付け足すしかなかった仕組みがヒッグス場です。
むしろ本当に見つかったのがびっくり。
ヒッグス粒子は質量がありますが、他の素粒子に質量を生じさせるのはヒッグス場
であってヒッグス粒子の質量は直接関係はないみたいですよ。

＞反ニュートリノ
電荷が片方だけで勝手に消えられない（電荷の保存則）のと同じように、スピンとか
色電荷とか色々なものが片方だけで勝手に消えられないものになっていまして、
ニュートリノと反ニュートリノはそういうもののあるものの＋と－を持っているんじゃ
ないでしょうか。
（質量はそういう意味で勝手に消えられないものではないようです。）

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

＞レプトン同士が結びついた粒子ってミュオニウムとかですか？…
β崩壊をする際にニュートリノが発生するそうですね。ということはこのニュートリノはもともと何かとくっついていたということにならないでしょうか？その力を及ぼしているのが「弱い力」ということでしょうか？（本にはそのような記述は発見できませんでした。ネットでもう少し調べてみます）


すみません、あと3がちょっとよくわかりませんでした。対消滅をした後、必ず何かが対生成をするわけではないということを意味していますか？あと運動エネルギーとは何の運動エネルギーを指しているのでしょうか？

お礼日時：2014/10/07 01:49

No.1 回答者： doc_somday 回答日時： 2014/10/06 20:37

>教科書・参考書をいくら読んでも

どのレベルの「教科書」でしょう、いわゆる超難関大学の物理専門課程の素粒子論、大学院の素粒子特論で扱われます、教科書もありますが大きめの本屋、最近は巨大な書店(郊外の巨大ショッピングモールにある)で探して下さい。首都圏でしたら八重洲ブックセンター、丸の内の丸善、新宿の紀伊國屋が便利ですが上記ショッピングモールにある本屋の方が、洋書はないが良いかもしれない。上方や他の地域では分かりません。
１.これが私にもよく分からないがグルーオンだとしか考えられない。誰か突っ込んでくれ。
２.筑波にある高エネルギー物理機構の加速器の中。あとは宇宙のどこかにある「反世界」にジャブジャブ。
３.光には質量はありません(下に書きます)がエネルギーはある、エネルギーと質量は等価だから別に困らない。光から何が対生成で出来るか予測は出来ない(はず)、だがエネルギーが小さいと対生成する粒子の質量の合計に届かない、だから加速器はどんどん大きくなり、陽子と反陽子を光速ギリギリまで加速して対消滅させその時のエネルギーでとんでもない粒子を作りたいのだが運が良くないと出来ない。
４.ヒッグス粒子の質量は知りません、wikiにあるかも。だがヒッグス粒子と「相互作用」出来ないと質量は生じない、これは間違い無い、光子は相互作用出来ないので質量が無い。
５.重粒子、これは多分「重力子」のことでしょう、現在の素粒子論では「超対称性」という奴が信じられていて重力子が無いと「非常に困る」ので探している。人類が滅びる前には見つかるだろう。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。すみません、確かに重粒子ではなく、重力子でした。
あと教科書は啓林館(303)を使っており、趣味で「基礎物理学」（ソフトバンククリエイティブ）
という本も持っております。大学の初等物理の内容が書かれております。
躍起になって調べておりましたが、やっぱりよくわかりません。

あと、ニュートリノには電荷がなく中性だと書いてありましたが、反ニュートリノ
なるものもあるそうですね。電荷がないのに何で反粒子が存在するのでしょうか？
次から次へと疑問が出てきてしまいます…

お礼日時：2014/10/06 20:49