宇宙創生時の4つの力について

質問

教えて下さい。

ビッグバンの直後に4つの力ができたということですが、電磁気力、
重力はいいのですが（あってましたっけ？）、「大きな力」と
「小さな力」の違いがわかりません。

これはどういうことでしょうか。
教えて下さい。
よろしくお願いします。

回答No.5

Mell-Lily

例えば、フェルミ研究所のホームページの

http://www.fnal.gov/pub/inquiring/questions/index.html

では、一般の子供や大人からの質問に、フェルミ研究所の所員が答えてくれます。英語が分かれば、十分理解できる内容でしょう。

参考URL：

http://www.fnal.gov/pub/inquiring/questions/index.html

回答No.4

guiter

>アメリカの研究所のようですが、Fermi研究所とは有名なところなのでしょうか？
Fermi研究所はフェルミラボと呼ばれ有名な研究所です。

他にも、スイスのジュネーブにある
「CERN(セルン、欧州合同素粒子原子核研究機構)」
http://public.web.cern.ch/public/
ちなみに、ここは www 発祥の地でもあります。

日本では
「KEK(高エネルギー加速器研究機構)」
http://www.kek.jp/

などがあります。

>この手のホームページで
>素人はどの程度まで最新の物理学を理解することができるでしょうか。
100年ほど前の量子力学誕生の頃から
日常の常識からは少し遠い概念が出てくるので、
なかなか理解しがたいかもしれませんが、
上で紹介した KEK の
http://www.kek.jp/kids/class/index.html
のページなどご覧になってみてはいかがでしょうか。

>反粒子とは質量がマイナス？
反粒子は質量は同じですが電荷などが逆の粒子です。
　http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=153469
でも少し反粒子について書いているのでご覧ください。

回答No.3

guiter

現時点での素粒子物理学では以下のような素粒子が存在します。

　●クォーク：12種類（アップ,ダウン,チャーム,ストレンジ,トップ,ボトムの６種とその反粒子）
　●レプトン：12種類（電子,μ粒子,τ粒子,電子ニュートリノ,μニュートリノ,τニュートリノの６種とその反粒子）
　●ゲージ粒子：光子,Ｗボソン2種,Ｚボソン,グルーオン8種,グラビトン

「強い相互作用（強い力）」ですが、クォークの間に働く力です。
例えば、陽子や中性子などはクォーク３つから出来ているので、
それらの間にも強い力が働くことになります。

一方「弱い相互作用（弱い力）」は、レプトンと呼ばれる粒子間に働く力です。
馴染みのものでは電子、最近はノーベル賞の話題でニュートリノなども出てきますね。

＞小柴さんの件ですがニュートリノとは宇宙線と同じ物でしょうかね？
宇宙線とは宇宙から飛来する粒子（ガンマ線という電磁波なども）のことですので、
ニュートリノと宇宙線が同じというのではなく、
宇宙線の中のひとつがニュートリノです。

最近の研究によりどうやらニュートリノに質量があるらしいことがわかってきたので、
ニュートリノも「弱い相互作用」だけでなく「重力相互作用」もすることになります。

また、強い力と弱い力が馴染みのない理由のひとつとして
それらの力の到達距離の短さが挙げられるように思います。
電磁気力や重力は無限に遠くても働く力です。
しかし、強い力や弱い力は原子核程度の短い距離しか届きません。
そのため、電磁気力や重力では目に見えるくらいのマクロな現象も起こりますが、
強い力や弱い力はミクロの世界でしか観測できないのです。

皆さんの回答をご覧になって、もう大丈夫だとは思いますが、
「大きな力」「小さな力」とは呼びません。

お礼

回答ありがとうございます。
質問文で「大きな力」「小さな力」と書いたのはミスでした。

クオークは聞いたことがありましたが、レプトンなどははじめて
聞きました。

クオークが強い力、レプトンは弱い力とすみわけがあるのが
不思議です。

質量がないと重力相互作用を受けないことや、反粒子の存在など
知りたいことはたくさんです。
（反粒子とは質量がマイナス？）

回答ありがとうございました。

回答No.2

Mell-Lily

自然界には、四つの力、すなわち、重力、電磁気力、強い力、弱い力が存在すると言われています。現在の理論によれば、これらの四つの力は、宇宙開闢の瞬間には、一つの力であっただろうと考えられています。その一つの力が、宇宙の進化に伴って、四つの力に分岐したというわけです。（量子）場の理論によれば、力とは、それを担う素粒子の交換と見なすことができます。強い力は、グルーオンと呼ばれる素粒子が、弱い力は、W+,W-,Z0と呼ばれる素粒子が担っています。高エネルギー物理学や素粒子論と呼ばれる科学の分野では、スイスのジュネーブや、アメリカのシカゴ、日本の筑波にある大型加速器を用いて、そうしたことを研究しているのですが、現在までに、かなりの研究成果が挙がっています。

ニュートリノは、重力や電磁気力、強い力の作用は受けず、弱い力の作用だけを受けるので、観測することが極めて困難なのです。ニュートリノも、宇宙からやってくるわけですから、宇宙線の一種です。宇宙線には、大気の上空で観測される一次宇宙線と、地上で観測される二次宇宙線とがありますが、大まかには、一次宇宙線には、太陽や遥か遠方の天体からやってきた、陽子などが、二次宇宙線には、一次宇宙線が大気中の分子と衝突して発生した、各種の中間子などが含まれています。

参考URL：

http://www.fnal.gov/

お礼

回答ありがとうございました。

アメリカの研究所のようですが、Fermi研究所とは有名な
ところなのでしょうか？
（まだ詳しく読んだわけではないですが、）この手のホーム
ページで素人はどの程度まで最新の物理学を理解することが
できるでしょうか。

回答No.1

tksoft

「強い相互作用(強い力)」と「弱い相互作用(弱い力)」ですね。
「強い相互作用」は別に「核力」とも呼ばれ、原子核の中で陽子や中性子をくっつける力です。
中性子は電気的に中性ですが、陽子はプラスの電荷を持っています。ですから、電磁気力によって反発するはずですが、意に反して原子核はがっちりと構成され、ばらばらになる気配もありません。この時、原子核の中では電磁気力を上回る第三の力(この場合重力は問題外)強い相互作用(強い力)が働いているのです。

「弱い相互作用(弱い力)」については、ほとんど知りません。
ただ、先年の小柴先生のノーベル賞受賞で一般にも少し有名になったニュートリノはこの「弱い相互作用(弱い力)」以外の力を持たないと考えられ、他の物質とほとんど反応することがなく、地球ぐらいであれば軽く貫通すると言われています。

お礼

回答ありがとうございます!

小柴さんの件ですがニュートリノとは宇宙線と同じ物でしょうかね？
（といっても宇宙線のことが理解できているわけではありませんが…^^;
超新星爆発などが起こったと気に放出されるエネルギー？）

おお。知りませんでした。
では、正体不明な原子核を引き付けるエネルギーのことを
「強い力」と呼んでいるのですね？
どのようなメカニズムでその力が発生しているかわかっているので
しょうか？