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そもそも、クーロンeってなんですか?
素電荷eというのはそもそもなんなのでしょうか? 「クーロン」の概念を教えてください。 お願いします。
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- grothendieck
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電荷とは何かではなく、素電荷とは何かと言うご質問なのではないでしょうか。つまり、なぜ電荷には最小単位eがあり、全ての粒子の電荷は +e または -e なのかと言うことです。(測定値についてはhttp://pdg.lbl.gov/2005/tables/contents_tables.html)。 非可換ゲージ理論ではchargeは全ての場に共通でなければならないことは容易に分かります。ゲージ変換 ψj(x) → ψj(x) - igΣθa(x)tajkψk(x) の下でラグランジアンが不変であることを要請すると微分は共変微分 Dμψj(x) = ∂μψj(x) - igΣBaμ(x)tajkψk(x) で置き換え、charge g は普遍的でなければなりません。ところが可換ゲージ場の場合はgeneratorの間に [ta, tb] = iΣfabc tc のような非線形の関係式がないので、それぞれの場が別々のchargeを持っていても一向に差し支えありません。しかしゲージ理論のトポロジカルな考察から電荷が量子化されなければならないことが示唆されるようになりました。Diracは強さgの磁気単極子のつくる磁場中の波動関数を考察し、波動関数が1価でなければならないという条件からDiracの量子化条件 2・2πeg/(hc) = n (整数) を導きました(1931)。したがってモノポールが存在すれば電荷が量子化されることになります。ずっと後になってt'HooftとPolyakovが非可換ゲージ理論の対称性が自発的に破れていれば場の方程式は磁気単極子の解を持つことを発見しました(1974)。80年代にモノポールは精力的に探索されましたが発見されませんでした。最近になってSeibergとWittenがゲージ理論のdualityを発見し、これによりモノポールが再び注目される様になってきています。