クオークも電子もひもの振動だ!!
とか言われてもわかりません。

それに重力子ってなんでしょうか。
重力も粒子でそれもひもの振動で発生とか書いてありました。

ダークマターは非バリオンで可能性としてアクシオンって、アクシオンってどんな物質なんでしょうか。

超対性粒子って反物質とイコールでいいのでしょうか。

これらを素人でもわかるように説明してくださる方いますか。

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A 回答 (5件)

ひもの話です。



弦理論はもともと核子の構造を解析するために出てきた物で、その数学的仕掛けを素粒子全般に拡大して適用できるようにした(従ってエネルギーレベルが全然違う)理論が超弦理論です。弦理論とは別物ですからご注意。

 なんでひもの概念が必要なのか。
 昔の考え方では、電子を点だと考えます。ところが電子の周りがどうなっているか計算しようとすると、困ったことが起こる。電子に近づけば幾らでもクーロン力が大きくなります。そしてこの強いクーロン力のせいで、周囲の真空から電子・陽電子対が発生してしまう。それがまた電子を発生させ...と無限に続いて、まともに計算すると、電子(とその周りに発生する粒子の系の合計)は無限に重くなってしまう。
 これが量子論の困った問題だったんです。それで、湯川秀樹先生は「素領域」ということを考えた。つまり、空間は物理的には幾らでも細かく分けられる訳ではなく、相互作用は点じゃなくてある大きさをもつ「素領域」で生じるんじゃないか。だから「いくらでも近づく」ということはないんじゃないか。残念ながらこの理論は成功しませんでした。
 結局、朝永振一郎先生とファインマンその他が、繰り込みという計算法を開発して、「無限大」を旨く処理できるようになった。答が出るからまあいいか、なんですけど、でもやっぱり、まじめに計算しようとすると無限大になることには違いがない。

 ところが、です。超弦理論では素粒子は点ではない。小さいワッカかシャボン玉みたいな、広がりをもった存在である。このため、「いくらでも近い場所」ということを心配しなくてよくなった。二つのシャボン玉がくっついたり、ちぎれたりして相互作用が起こるので、無限大が出てこなくなったわけです。

 この理論は、様々な素粒子を系統的に予言でき、実験して決めなくてはならないパラメータが少ない(あとは理論から割り出せる)という性質があり、なかなかすじがいいんじゃないか、と研究されている。
 弦が実在なのか、あるいは単に数学上のモデルに過ぎないのか、につてはまだ分かりません。
 そういう状況だと認識してます。

 マクロな実体として体験・観測できる宇宙(時空)は3次元+時間の4次元です。(5次元だという人は、その5本目の軸の方向を指さして見せてよ。)しかし、弦が実在だと考える立場(これが主流)でいえば、弦が動き回る自由度としてあと6ないし8次元が必要である。そこで、「宇宙は11次元だけど、そのうちの7つの次元は小さい球に縮退している。その球のサイズこそ弦の長さ」と考えられてます。
 多次元空間の考え方は別に珍しくもなんともない。3次元空間の1点ごとに電位が対応している(電場)という時に、これを4次元空間として表現することはごく普通に行われますし、空間の各点が磁場も持つ、重力場も持つ、ということなら次元はどんどん増える。ここで、もし「重力場が幾らであるかは、電場とは何の関係もない」というのなら、多次元空間を実体と見なすか、計算上の表現に過ぎないとみなすか、は単にものの言い方の違いに過ぎない。
 ところが、超限理論では、ある次元の量が他の次元に移ってくることができる。つまり回転です。(x-y座標で図形を回せば、x成分がy成分に、y成分がx成分に移る。そういうことを回転と言う訳です。)
 従って、余分に見える次元もやはり実在すると考える方がすっきりする。従って、もし弦が実在なら、時空の次元も4次元+小さく丸まった次元(6~8、あるいはもっと?)と言うことになります。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。
クーロン力、素領域、繰り込み…謎が謎を呼ぶ。
(次元の解釈はなんとか分かったような…)

お礼日時:2000/12/24 12:20

アクシオンについて。

突っ込みだすと、もはや素人の手には負えませんが、概略だけならなんとかなるかしら…?

クォークの反応をまとめた「量子色力学」というものがありますが、実験の結果、どうもそれだけではダメということがわかっています。そこで、実験結果を説明する理論の一つとして「ペチャイクイン理論」というものが提唱されました。この理論は実験結果を説明できますが、同時に「アクシオン」という未発見の新粒子の存在を予言しました。この「アクシオン」の性質の一部を簡単に説明すると、
・ちょっとだけ質量がある。
・他の粒子とほとんど相互作用(反応)しない。
・強い磁場の中では光子に変身する。
というようなものが上げられます。

ダークマターの候補はある種の条件を満たせば(質量を持つ、など)何でもよいわけですが、アクシオンは未発見の粒子の中では有望視されています。というのは、アクシオンは「実験結果を説明できる」という存在意義がはっきりしているからです。「これから実験する」という粒子との差は大きいです。

[おまけ]
下で私が書いた「超対称粒子」のコメントについて。
> 階層性の問題というのは何次元という話と一緒なのでしょうか。
いいえ。自然界の典型的なエネルギー(ある素粒子の質量と思ってもらってよいです。)に大きな開きがあるのはおかしいということです。
イメージで言うと
「ある国では、お金の単位を3つ使っている。エイ、ヤー、トゥである。1ヤーは100エイのことで、1トゥは10000000000000000000ヤーのことである。」
もしこんな通貨を使っている国があったら、変(不自然)だと思いませんか?基本的な数字(この例では1エイ、1ヤー、1トゥですね)のレベルに開きがありすぎるのです。
> 超対象粒子にも正反があるのでしょうか。
あります。「右巻き」「左巻き」と呼びます。詳しく説明すると大変なことになります。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。
量子色力学、ペチャイクイン理論、謎が謎を呼ぶ。
おまけでさらに謎が深まる…

お礼日時:2000/12/24 12:22

とりあえず超対称粒子についてだけ。

まず

「超対称粒子と反物質はイコールじゃありません」

という結論だけなら、素人の方でもわかりますよね。
以下の説明は長くなってしまうので、とりあえず結論だけでも覚えておかれたら良いかと思います。

あまり詳しく説明するのはスペース的に無理なので、概要だけ。細かい部分で多少ごまかしている部分があることをあらかじめご了承下さい。
「反物質」:すでに未知の存在ではなく、その存在は確認され、また実験にも使われています。世界中にある加速器実験施設のいくつかでは、例えば「電子」と「反電子(電子の反物質)」をもの凄いスピードで衝突させ、対消滅を起こし、そこで得られたエネルギーから、未知の粒子を創り出す実験などが行われています。
「超対称粒子」:未知(未発見)の粒子。現在の素粒子理論では、私達の身の回りのエネルギーレベル(電子やクォークのエネルギーレベル)と、重力の典型的なエネルギーレベルにかなりの開きがあることがわかっています。その「階層性の問題(自然界の典型的なエネルギーレベルに大きな階層があること。これは不自然だと考えられています)」に対する解決策の1つとして、「超対称理論(SUSY)」が提唱されました。この理論によれば、すでに発見されている素粒子に、それぞれパートナーとなる「超対称粒子」の存在が予言されます。例えば「電子」と「反電子」に対するパートナーは「超対称電子」、「クォーク」と「反クォーク」に対するパートナーは「超対称クォーク」といった具合です。先に述べた「電子と反電子の衝突実験」などによってその存在を確認するための実験が行われていますが、現在では未発見です。
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この回答へのお礼

階層性の問題というのは何次元という話と一緒なのでしょうか。
超対象粒子にも正反があるのでしょうか。
難しいです。
ありがとうございました。

※あとアクシオンが残っております。誰か!

お礼日時:-0001/11/30 00:00

弦理論は完全に確立されたわけではありません.M理論やD理論によって,弦の概念自体が拡張されています.


グラビトンは,粒子のやり取りによって相互作用が起こるという場の解釈をした場合の,重力の相互作用を説明するための粒子です.

最近,カク・ミチオの「超弦理論」という本が,「超弦理論とM理論」とタイトルが変わって再発売されたようです.素人でも読み易い本なので,参考になさってはいかがでしょうか.
なお,カク教授の「超空間」や「アインシュタインを超える」も面白い本なので,合わせてお勧めしておきます.
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この回答へのお礼

カク・ミチオ教授の本は読ませていただきたいと思います。
どうもありがとうございました。

お礼日時:-0001/11/30 00:00

最近の理論は知りませんが僕の知識の範囲内で・・



3次元空間で立体を切ると、断面は平面ですよね。
3次元の断面は2次元なのです。
又我々には物質は立体に見えますが、
時間軸に沿っても存在しています。
時間がたっても存在し続けてますからね。
つまり4次元的超立体であるとも言えますね。

そこで物質の電子の1つに注目して下さい。
3次元的には殆ど「点」ですが、
実は4次元的には時間の流れに沿って存在する糸状にイメージできませんか?
で、実は電子ですらも厳密には「点」ではない。
で、さらに細い糸を想定し、その糸が振動しているとする。
弦振動は、弦に直角に切り取ってみるとその残像が円になるのですが、
超空間での現象では超弦の振動の切り口の残像は球になるわけです。
振動は時間が関与する運動ですので、この切り口を実現するためには5次元空間が宇宙の実態である必要があります。
宇宙は5次元空間だったのだ。
どうだ。驚いたか。

こう仮定していくと、全ての物質の構成要素を共通の物に仮定することも可能になります。
脳味噌がオーバーヒートしてきたので、
今日はこの辺で勘弁して下さい。
僕は元々文系なのです。
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この回答へのお礼

物質そのものではなくて空間の解釈によって物質が糸になるというわけですか。
今度は5次元の宇宙を説明している本を読まなくては…
ありがとうございました。

お礼日時:-0001/11/30 00:00

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ダークマターについて


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「キセノンという物質にダークマターをぶつけてキセノンが発する光でダークマターを発見する」
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それと、ダークマターの発見はだいたいいつごろになると皆さんは予想しますか?

Aベストアンサー

たぶん、Newtonの5月号をご覧になったのだと思いますが、日経サイエンスの6月号の方が詳しく書いてあります。
図書館かバックナンバーを置いてある書店でご覧になれると思います。

XMASSの検出原理は↓
http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/xmass/detector.html

日経サイエンスの6月号の記事の一部をご紹介しましょう。
XMASS以外にも神岡の地下にはニューエイジという検出器の試作装置があります。
こっちは、XMASSと違ってダークマターが飛んできた方向もわかるのです。

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高速で運動しなければなりません。このような原理で銀河団の銀河の運動を調べると、その銀河団に含まれる物質の質量が明らかになります。こうして求められた
質量は「力学的質量」と呼ばれます。
一方、銀河の明るさから、その銀河にどれだけ星があるかがわかり、そこから銀河の質量を推定できます。このようにして求めた質量は「光学的質量」と呼ばれます。
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したが、もしそうであればヒッグス粒子は非常に安定しているはずです。だって
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① gravitational effectは簡単に言えば何であり、それによって
  どうして・どのようにして何かしらのもの(マター)があるとわかるのですか
② 宇宙の70%は何かわからないという言い方をしますが
  質量の70%なのですか?

Aベストアンサー

はじめまして
リサの動画って第三者にはなんのことかわからないのですが…「gravitational effect」とは重力の影響ということですよね。

① どうして・どのようにして何かしらのもの(マター)があるとわかるのですか

 銀河系は中心がバルジ体といって星が密集しています。ご存じのように銀河は回転しています。この回転する速度は近傍の銀河でしたらドップラー効果で測定することができます。ではニュートンの万有引力を思い出してみましょう。引力は距離の二乗に反比例します。そのため、中心にちかいところでは回転速度が早くなり、遠いところでは遅くなります。太陽系では水星の速度は47.36km/秒ですがいちばん外側の海王星は5.44km/秒です。ところが銀河の腕の回転速度をはかってみると、観測される全ての銀河で中心付近と外縁部との回転速度があまりかわならいのです。

 そうなると可能性としてはふたつです。ニュートンの万有引力の法則がまちがっているか、または中心に質量が集中しているという考えが間違っているのではないか、という二者選択になります。そして現在では、バルジの質量以上に、みえない質量(ダークマター)が銀河系を大きくつつんでいるため、中心付近と外縁部の速度にあまり差がでないというのが定説になっています。ダークマターによる「gravitational effect」(重力の影響)が銀河の腕の回転速度に影響を与えているということですね。

② 宇宙の70%は何かわからないという言い方をしますが、質量の70%なのですか?

ちがいます。物質とダークマターをあわせても30%をわずかに超える程度です。それ以外に宇宙黒体輻射を観測する衛星が得たデーターから、なにかよくわからないけれど、7割近くのエネルギーがあることが確認されています(正確には7割近くの未知のエネルギーがあれば観測結果にあう)。ダークエネルギーとは何か、何もわかっていません。ダークマターのあることが確認されてから50年近く経っているのにまだ正体がわかっていません。ダークエネルギーの正体が判明するのはもっと時間がかかるでしょうね。

はじめまして
リサの動画って第三者にはなんのことかわからないのですが…「gravitational effect」とは重力の影響ということですよね。

① どうして・どのようにして何かしらのもの(マター)があるとわかるのですか

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Qダークマターとダークエネルギーの違い

宇宙には96パーセントがまだ観測できないものがあると言います。
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そのダークマターとダークエネルギーの違いと
ダークエネルギーとは例えばどんな物質なのか教えていただけないでしょうか。

Aベストアンサー

補足します。

wikipediaにも書いてあり、また、質問者さんも理解しているかもしれませんが、「ダークマターが存在する」ということを、なぜ持ち出さなければならなかったのかを簡単に説明します。

wikipediaに載っているように、銀河の回転速度を観測によって調べてみると、銀河の中心近くも銀河の縁も回転速度がほとんど同じだったことが発端です。
なぜなら、銀河中心から離れていくほど銀河の重力が弱くなるため、回転速度は小さくならならならなければ、銀河が崩壊してしまうからです(銀河の中心に引き付ける重力よりも外に出ようとする遠心力の方が強くなるため)。
しかし、現実は、回転速度がほとんど一様。これを解決するために、「見えない物質」=「ダークマター」が導入されたわけです。

さて、質問者の「ダークマターとはどのような物質ですか?」という質問を簡単に書きます。

(※候補の順番は、私の記憶の順番なので、研究者の支持の多さではありません)
○ 候補1:ブラックホール
見えない天体といえばブラックホールです。銀河の中に、予想よりも
はるかに多くのブラックホールが存在するため、理論よりも実際の方が銀河質量(宇宙全体の質量)が多いことが原因という仮説。
○ 候補2:超対称性物質
まだ発見されていない超対称性物質が宇宙に存在するため、現在の理論にはこの質量が考慮されていないことが原因、という仮説。
(超対称性物質については、wikipedia等で調べてみてください)
○ 候補3:惑星・褐色矮星など
他の太陽系にある惑星・褐色矮星は、観測がとても困難なため、現在までに200個程度しか発見されていません。そのため、銀河中にどのくらい惑星・褐色矮星が存在するか分かりません。この惑星・褐色矮星の質量を考慮する必要があるという仮説。
○ 候補4:ブレーンワールド仮説
また、私も良く理解していないのですが、私の幼い知識の範囲で説明したいと思います。
宇宙には「私たちの宇宙」の他にも「他の宇宙」があり、その宇宙の重力だけ”漏れ出して”(光などは無理)私たちの宇宙に影響を与えているという仮説だそうです。(イメージする方法を紹介します。まず、2枚の紙(ノート等)を用意し、その1枚を机などに置きます。もう一方を何センチか離して上からみると机置いた紙と重なるようにして支えます。この2枚の紙のどちらか一方が私たちの宇宙であり、もう一方が他の宇宙と考えます。「紙宇宙」の住人には、質問者さんや私の住んでいる三次元(三番目の次元)を認識することができません。この認識できない空間を、重力だけは通ることができる。そのため、「見えない何かが作用している」と考えざるおえない。)
○ 候補5:ニュートン(アインシュタイン)の重力法則の間違え
現在しようされている、重力に関する法則が間違っていて、修正してやる必要があるという仮説です。この仮説を採用すれば、ダークマターは導入せずに済みます。

補足します。

wikipediaにも書いてあり、また、質問者さんも理解しているかもしれませんが、「ダークマターが存在する」ということを、なぜ持ち出さなければならなかったのかを簡単に説明します。

wikipediaに載っているように、銀河の回転速度を観測によって調べてみると、銀河の中心近くも銀河の縁も回転速度がほとんど同じだったことが発端です。
なぜなら、銀河中心から離れていくほど銀河の重力が弱くなるため、回転速度は小さくならならならなければ、銀河が崩壊してしまうからです(銀河の中心に引...続きを読む

Qブラックホールとダークマターについて

ブラックホールとダークマターについて

ブラックホールは超圧縮されてできた凄まじい引力を持つ星というのは存じておりますが、その超圧縮っていうのがピンときません。
物質というのは原子?分子?からできていて、それ以上の小さくはできないと言われていますよね。
太陽が何万分の1?(具体的な数字はわかりません)かに圧縮されるとブラックホールになるといわれてますが、そもそもそのサイズまで圧縮できるのかどうか。
この矛盾が納得できません。

ダークマターについて
ダークマターはブラックホールと同様に宇宙空間において直接観測できないが、何かの物質がなければ星の運動が説明できないからという消極的に説明されてる感があるのですが、それが実は観測方法が正確ではないということが考えられないのでしょうか?

ついでに、木星が恒星に成り得たという話がありますが、
仮に木星が生成過程で恒星になっていたとするならば、土星やその他のガス性の星は存在していなかったのでしょうか?
恒星に近い位置であるならば、火星や地球など岩盤を持たないガス性の星は形成されないと聞きましたがどうでしょう。

最後に馬鹿な質問をお願いします。
木星のような星はどこまでガスなのですか?
星の中心はなんなんでしょうか?
地球から核爆弾を飛ばしたら簡単に引火したり変形するんじゃないですか?

ブラックホールとダークマターについて

ブラックホールは超圧縮されてできた凄まじい引力を持つ星というのは存じておりますが、その超圧縮っていうのがピンときません。
物質というのは原子?分子?からできていて、それ以上の小さくはできないと言われていますよね。
太陽が何万分の1?(具体的な数字はわかりません)かに圧縮されるとブラックホールになるといわれてますが、そもそもそのサイズまで圧縮できるのかどうか。
この矛盾が納得できません。

ダークマターについて
ダークマターはブラックホールと...続きを読む

Aベストアンサー

>木星が恒星に成り得たという話がありますが、

 恒星に成るためには、太陽の0.08倍以上の質量を持っている必要があると言われています。
 木星の質量は太陽の0.000955倍しかありませんから、恒星に成るためには、単純計算で現実の木星の84倍もの質量が必要になります。
 ですから、木星は恒星には成り得ないと考えられています。

>仮に木星が生成過程で恒星になっていたとするならば、土星やその他のガス性の星は存在していなかったのでしょうか?

 恒星の近くではガス惑星が出来ないと言われている理由は、2つあります。
 1つは、恒星の近くでは、公転軌道を一周した際の移動距離が、外惑星と比べて短いため、原始惑星系円盤から惑星が誕生する時に、狭い範囲から物質を集める事になり、水素やヘリウムを重力で繋ぎ留める事が出来る程、大きく成長するためには、惑星の材料が足りないからです。
 2つ目の理由は、恒星の近くでは光や恒星風が強いため、その圧力(風圧のようなものです)でガスが軌道から吹き飛ばされてしまい、惑星がガスを集める事が出来なくなるためです。
 木星が恒星になったとしても、土星の公転軌道が小さく成る訳ではありませんから、土星の材料が足りなくなる事はないと思われます。
 又、木星は太陽から約7億8千万km離れた所を公転しているのに対して、土星は約14億3千万kmという、木星の倍近く離れた所を公転しています。
 つまり、木星と土星の軌道は、木星と太陽の間と同じくらい離れています。
 木星が恒星になったとしても、太陽よりも軽い木星の、光や恒星風の強さは、太陽よりもずっと弱くなるものと思われます。
 木星という実例がある以上、木星の公転軌道くらい太陽から離れた所であれば、ガス惑星が誕生し得る事は、言うまでもありません。
 ですから、より軽い木星が恒星に成ったとしても、土星がガス惑星に成る事が、阻害される事はないのではないかと思います。

>木星が恒星に成り得たという話がありますが、

 恒星に成るためには、太陽の0.08倍以上の質量を持っている必要があると言われています。
 木星の質量は太陽の0.000955倍しかありませんから、恒星に成るためには、単純計算で現実の木星の84倍もの質量が必要になります。
 ですから、木星は恒星には成り得ないと考えられています。

>仮に木星が生成過程で恒星になっていたとするならば、土星やその他のガス性の星は存在していなかったのでしょうか?

 恒星の近くではガス惑星が出来ないと言われて...続きを読む

Qダークマターが存在する観測的な証拠

タイトルの通りです。
ヤフーなどの検索で「ダークマター 観測」で調べてみたのですが、なかなか要領を得ません。ダークマターは直接観測できないからダークマターと呼ばれるそうですが、直接でなくともその存在を証明するような「観測的な」根拠、またはそのようなことを提示しているサイトを教えていただきたいのです。また、最新のニュースがあればそれもお願いします。

Aベストアンサー

ダークマターに関連した最新の観測例では,チャンドラX線観測衛星が発見した孤立楕円銀河におけるハローの存在があります。

参考URL:http://www.astroarts.co.jp/news/2004/11/09ngc4555/index-j.shtml

Q宇宙の膨張とダークマター

 いつだったかNHKの特集番組で宇宙は膨張し続ける、というような内容が紹介されていました。それまではダークマターの総量により、ある時期宇宙は収縮へと向かう局面を迎える可能性もあると何かで読んだことがあるのですが、この話はどうなったのでしょう。宇宙中の暗黒物質の総量がついに確定されたのでしょうか。頭の悪いド素人の興味本位の質問でして、わかるようにお教えいただければ幸いです。

Aベストアンサー

ダークマターの正体は、まだ確定したわけではありませんが、ダークマターという地球上から見えない、普通には見えない物質があり、その質量が問題となります。

宇宙内の全物質の質量にある閾値があって、その値より全質量が大きいと重力の力によって、宇宙は収縮に向かいますし、それより小さいと、膨張しつづけます。

現在、ダークマターを含めて、全質量の予想値が計算されていますが、この閾値のちょうど近辺であることがわかっていて、宇宙は収縮するのか膨張しつづけるのか微妙な問題です。

そこで、いま注目されているのが、ダークマターの一つと考えられている、ニュートリノという素粒子に質量があるか、という問題です。もし、ニュートリノに質量があると、全宇宙の質量は閾値を越えて、宇宙全体は収縮に向かうことになります。
で、最近の研究ですが、どうやら、ニュートリノには質量があるということに決まりそうです。この質量の測定の実験をやったのは、日本の研究者で、岐阜県の神岡にある、スーパーカミオカンデという実験装置で、飛んでくるニュートリノをとらえて質量があることを発見しました。
つまり、この通り、ニュートリノに質量があると、宇宙はやがて収縮に向かうと考えられ、現時点では、宇宙はやがて収縮するという方向で考えられていると思います。
しかし、他にも研究が進んで、また宇宙の全質量の予想値が変われば、また宇宙の振る舞いの予想も変わるかもしれません。今のところ、宇宙の暗黒物質の質量の総量は確定していません。

ダークマターの正体は、まだ確定したわけではありませんが、ダークマターという地球上から見えない、普通には見えない物質があり、その質量が問題となります。

宇宙内の全物質の質量にある閾値があって、その値より全質量が大きいと重力の力によって、宇宙は収縮に向かいますし、それより小さいと、膨張しつづけます。

現在、ダークマターを含めて、全質量の予想値が計算されていますが、この閾値のちょうど近辺であることがわかっていて、宇宙は収縮するのか膨張しつづけるのか微妙な問題です。

そこで...続きを読む


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