標準モデルは大学の物理学で教えますか？

物理専攻の方にお尋ねします。
現代物理学、とくに量子力学の最近の流れについてですが。
標準モデルは大学の教養課程の物理には既に登場しているのでしょーか。
物理の専門課程の教科書には出てきますか？

No.7 回答者： puyo3155 回答日時： 2020/10/26 09:03

＞しかし標準理論の中心にはヒッグス粒子があり、ヒッグス粒子が作るヒッグス場ってものが物質の質量を生み出すとのことゆー。

これも誤解です。ヒッグス機構によって、質量が生み出させるのは、素粒子の質量で、質量全体の１％でしかありません。

一方、われわれが物質の質量と思っているものの９９％は、強い力に閉じ込められえた、核子の結合エネルギーです。クオーク同士が、グルーオンによって結びつき、クオークから出来た中間子をやり取りして結びつくものですね。

No.6 回答者： finalbento 回答日時： 2020/10/24 09:58

どうやら「素粒子」と「量子」を親戚か何かのように勘違いされていたようですね。

素粒子論とは読んで字の如く素粒子について記述する理論の事です。量子力学をここで全部説明するのは無理ですが、それまで連続だと考えられていたもの(エネルギー等)を「とびとびの値を持つもの」と考える物理理論の体系の事です。元々は熱い物体から出る光がどんな波長になるかと言う熱の問題から立てられたもので、素粒子とは直接関係ありませんし、素粒子以外にも適用されます。


ちなみに量子力学は私が高校の時の物理の教科書に載っていました。いわゆる「ボーアの量子論」あるいは「前期量子論」と呼ばれるような言わば「出来上がって行く途上の量子論」ですが、3年で習う物理Ⅱの範囲に入っていました。

No.5 回答者： finalbento 回答日時： 2020/10/23 23:16

お礼で引用された「素粒子論は発展途上だけど量子力学は完成している(出来上がっている)」と言うのは極めて自然な言い方だと思っています。

もしも「素粒子論を土台として量子力学が作られた」と言うなら「土台が未完成なのにその上のものが完成?」となりますが、素粒子論は量子力学(その他)を基礎として立てられた理論ですから「量子力学は完成しているが素粒子論は未完成」と言う事があってもおかしくはないはずです。


そもそもここで言う「完成した理論」と言うのはあくまでも「作り終わった理論」と言う意味であって、必ずしも「不備のない理論」と言う意味ではありません。早い話、ニュートン力学は「相対性理論や量子力学の効果を考慮していない」と言う不備がありますが、中学の理科や高校の物理で習う完成した理論です。なので標準モデルも「不備があって満足できるものではないが完成した理論」と言う事になるでしょう。

この回答へのお礼

素粒子力学と量子力学には線引があるのですか？
どこで線が引かれてますか？
素粒子と量子の違いは何ですか？
光子は素粒子であって量子ではないとか説明があるんですか？

お礼日時：2020/10/23 23:24

No.4 回答者： tknakamuri 回答日時： 2020/10/23 23:08

教養課程は高校の物理+αでしたね。

私は物理でしたが1/3くらい工学よりの
応用物理(量子エレクトロニクス)が専攻
レーザーと物性(固体物理)が研究対象だったので
標準理論は全くやりませんでした。

No.3 回答者： finalbento 回答日時： 2020/10/23 22:37

「(標準モデルが)物理の専門課程の教科書には出て来ますか」と言う質問についてですが、所蔵の素粒子物理学の専門書(≒教科書)には標準モデルの解説が載っています。

また私が物理学科にいた頃には四年生の科目に「素粒子物理学」と言うのがありました。どんな本を教科書にしていたかは知りませんが、前述の素粒子物理学の専門書は学部程度の知識で読めそうな内容だったので、恐らくは学部の科目で標準モデルにも触れていたはずだと思います。

この回答へのお礼

標準モデルが完成しているのであれば、安心して学ぶことが出来るけど、クオークとか素粒子の名前をみても遊びでつくったよーな印象を受けますね。
だからいまいち信用できないってゆーか・・・

お礼日時：2020/10/23 22:53

No.2 回答者： finalbento 回答日時： 2020/10/23 22:29

お礼にあった「完成した理論であれば標準モデルから説明するのでは」と言うのは例えば「標準モデルから量子力学を導き出す」と言った意味でしょうか。

そうだとしたら「恐らく無理」と言う事になると思います。そもそも標準モデルは量子力学だけでなく電磁気学や相対性理論など様々な物理の知見から立てられた理論ですから、例えば「マクスウェル方程式からクーロンの法則を導き出す」と!話とはわけが違うと思います。


ともあれ量子力学が「出来上がってしまった理論」と言うのは、量子力学の本を実際に読んで見れば分かると思います。

この回答へのお礼

質問するに至った流れはこーです。
量子力学を学んでいるうちに、標準理論に行き着いた。
しかし標準理論の中心にはヒッグス粒子があり、ヒッグス粒子が作るヒッグス場ってものが物質の質量を生み出すとのことゆー。
ここまで来て果たしてこの標準理論が信用できるものなのかって疑問が自然に湧いて来ると思う。
標準理論自体がﾌﾗﾌﾗ揺れ動いているとも聞きます。
そこで質問してみたけど、素粒子理論は発展途上だけど量子力学は完成してるなんて回答が返ってきて、ますます分かりません。

お礼日時：2020/10/23 22:41

No.1 回答者： finalbento 回答日時： 2020/10/23 21:55

物理学科中退です。

教養課程で使う物理のテキストでは物理の広い範囲を扱うので、標準モデルを詳しく解説する余裕はありません。せいぜい「素粒子はクォークとレプトンから成っている」と言った程度の事しか触れられないと思います。


それから量子力学は解釈問題等を除けば既に完成してしまった理論てすから「最近の流れ」も何もありません。あと細かい話ですが、量子力学は現代物理学ではなくて近代物理学です。実際私が受講した「近代物理学概論」と言う科目で量子力学と相対性理論の概略を習いました。


cf:量子力学と相対性理論はそれぞれ科目が別にありましたし、また教養課程の物理学の本でも扱っていました。

この回答へのお礼

＞それから量子力学は解釈問題等を除けば既に完成してしまった理論てすから


完成した理論であれば、標準モデルから説明するのではないですか？
そんなこと疑問にも感じないのですか？

お礼日時：2020/10/23 22:09