クオークの存在する位置について

クオークの存在する位置について


物質を構成する要素として以下がある。

１。超ひも　大きさ１０の－３５乗メートル
２．クオーク、大きさ１０の－１９乗メートル
３．陽子、中性子、大きさ１０の－１５乗メートル
４。原子核、大きさ１０の－１５乗メートル
５。原子（原子核＋電子）、大きさ１０の－１０乗メートル

陽子、中性子の大きさとクオークの大きさの比は１万倍である。
陽子、中性子を直径１０センチの球とすると、クオークは０．０１ミリメートルの球となる。

さて、質問です。クオークは陽子、中性子のどこに存在するのか。
考えられるのは
（１）陽子、中性子の表面にある。
（２）表面と中心の中間にある
（３）中心にある。
である。
当方は物理が好きで，数式が苦手な一般人です。数式を使わずに解答してください。

わかってる方がおりましたら教えて下さい。

No.1 ベストアンサー 回答者： rotation00 回答日時： 2011/01/18 14:16

こんにちは。

「クォークの存在する位置」をはっきりとは答えられません。少なくとも私にとって、その答えを計算することを考えると、とてもげっそりします。ですがそれに近いことを大雑把に書いていきたいと思います。

まず、質問に対する答えですが（１）、（２）、（３）のどれも正解だと思います。原子核と電子で原子ができているように、クォーク（今のところ6種類）とグルーオンなどで陽子や中性子ができています。図でいうと
http://www.quark.kj.yamagata-u.ac.jp/compass/img …
のような感じです。黒い大きな円のなかに、バネでつながった様々な色のボールが詰まっている絵です。これは陽子の中には、6種類のクォークがお互いに影響しながら存在していることをあらわしています。ちなみに、このクォークをつないでいるようなバネはグルーオンをあらわしています。

話はそれますが、さっき、原子は原子核と電子で出来ていることを話しました。では原子の中に原子核や電子はどこにあるのでしょうか。それはよくわかっていて、次のような図がわかりやすいでしょう。
http://rikanet2.jst.go.jp/contents/cp0030/part4/ …
中心（原子核）のまわりが白く光っている図がいくつかあります。強く光っているところは電子のいる（確率が高い）ところです。いくつも図があるのは、同じ原子でも色々な状態（姿）を取ることができるからです。

さて、話を戻しますがこの電子の例のように陽子の中のクォークの位置はどうなっているかというと・・・計算するのは難しいでしょうね。ただ、陽子というものはクォークがグルーオンによってつなぎとめられ、全体的に分布しているようなものだと思います。

No.3 回答者： mystery200 回答日時： 2011/01/19 02:02

Ｎｏ．２です。

Ｎｏ．１様の回答が最も順当です。

私の回答は異端な理論を読んで、さらに、個人的に変形しているようです。
異端の原案は英文でした。英語圏の方が異端に慣用のようです。
趣味に走りすぎた回答でした。m(o_o)m

Ｎｏ．２に書かれた内容では中間子の電荷が説明できないし。
説明できるのは「陽子と電子の数」でなく、「陽子と電子の電荷が同じ」だけ。
＞
でも、現時点で正解は無いから、異端を紹介しても悪くないと思います。
個人的見解と前置きしてますので。

No.2 回答者： mystery200 回答日時： 2011/01/18 21:27

>わかってる方がおりましたら教えて下さい。

現時点の物理学で真の意味で「分かっている」のか否か、疑問です。
＞
１．基礎知識は（南部陽一郎「クォーク」より）

ａ．１個のクォークは取り出せない
　クォークは３個セットでしか存在できないのです。

ｂ「漸近的自由性」がある。
　クォークは、接近すると相互作用は弱くなる。
＞
２．南部のひも
　南部はクォークは、「紐の端の点」のようなものであると考えたそうです。
したがって、強い力で引っ張ると、紐は切れるけど、新しい「端の点」ができる。
しかし、紐の端が２個でなく３個と考えるのは無理そうです。
＞
３．以下は個人的見解です。
　（インターネットサーフィンをしており、私自信が発案者かどうかも定かでないです。）

　クオークは点ではなくリングのような粒子ではないかと考えます。
　３個のリングが、知恵の輪のように絡み合っているのではないかと。
　そうすると、リング同士は、互いに近くでは自由に動きます。
　取り出すには、リングの輪を破壊する程度に大きなエネルギーが要ります。

　電子のような点粒子は、ダイバージェンス（発散）で記述されます。
　リングのような粒子は、ローテーション（回転）で記述されるはずです。
　電磁気学で、ローテーションで記述されるのは磁気です。

　ディラックは、電子があるなら対となる磁気単極子があると予言しています。
　そのとき、ディラックはダイバージェンスで磁荷を求めています。
　ローテーションで記述できる磁気単極子があったとしたら、
　３個セットで、３次元空間のｘ、ｙ、ｚ方向に発散する電荷ができるのと違うかと。

　限りなく空想に近いのですが、証拠があります。
　「宇宙に存在する電子と陽子の数は、厳密にほぼ同じである。」
　もし、そうでなかったら、重力の力は、電磁気力より４０桁も弱いので、
　電子が余ったら天体の引力も電磁気力に負けてしまうはずです。