＜#素粒子物理学の基礎＞ 36

#電弱統一理論 整理:

#電弱相互作用
│
│#ヒッグス粒子 との
│相互作用の有無で
│①②に分化
│
├→①#電磁場
│　　├#電場
│　　└#磁場
│
└→②#弱い核力

…
#電磁気力 と #弱い力 に続き，
#強い核力 を統一する試みも
次ツイから見てみましょう.

＜#素粒子物理学の基礎＞ 35

#電弱統一理論 続:

このように
「複数の #相互作用 の #統一理論 を作る」
というのは

【宇宙の初めの時点で
それらの力に区別はなかったが
ある時点で区別が生まれ
別々の力に分化して今に至る】

…という
「ストーリーの仮説を構築」
する事なのである.

＜#素粒子物理学の基礎＞ 34

#電弱統一理論 続:

宇宙の温度が少し冷えた時，
真空が相転移し
#ゲージ対称性 の破れが発生.

この時
①#光子 は #ヒッグス粒子 と相互作用せず質量0のまま.
②#ウィークボソン はヒッグス粒子と相互作用し質量を得た.
↓
#電磁気力 と #弱い核力 の違いが誕生

＜#素粒子物理学の基礎＞ 33

#電弱統一理論 続き:

宇宙の初期段階で
・原始の #光子 と
・原始の #ウィークボソン は
ともに質量ゼロで #光速 で飛び回っており
全く同じように振舞い
区別されなかった.

この時 #真空 中には，
質量を与える素粒子である
#ヒッグス粒子 が詰まっていた.

＜#素粒子物理学の基礎＞ 31

#電弱統一理論 続

相互作用の力を伝える粒子を
#ゲージ粒子 と呼ぶが…

①#電磁気力 のゲージ粒子は
#光子(質量なし)

②#弱い核力 のゲージ粒子は
#ウィークボソン(質量あり)

①②を統一するには，
「ゲージ粒子の質量の有無の差」を
解決する必要があった.

＜#素粒子物理学の基礎＞ 30

#電弱統一理論 続き

・1864年 #マクスウェル方程式 が整理される
・1927年 #ディラック が電磁場を量子化成功
・朝永振一郎やファインマンらが #量子電磁力学 に貢献→1965年ノーベル賞を受賞

量子電磁力学
https://ja.wikipedia.org/wiki/...
この発展形が電弱統一理論

＜#素粒子物理学の基礎＞ 28

#電弱統一理論 を完成させた
物理学者 #ワインバーグ 氏の著書

「#場の量子論」(全6巻)：

▶1巻: 粒子と #量子場
https://www.amazon.co.jp/dp/48...

▶2巻: 量子場の理論形式
https://www.amazon.co.jp/dp/48...

▶3巻: 非可換 #ゲージ理論
https://amazon.co.jp/dp/484270...
.

＜#素粒子物理学の基礎＞ 27

#電弱統一理論 の完成に関わった
・グラショー
・ワインバーグ
・サラム
3人とも1979年に #ノーベル賞 受賞.

特に #ワインバーグ は，日本でも
著書「#場の量子論」が
吉岡書店から出版されており有名.

スティーヴン・ワインバーグ
https://ja.wikipedia.org/wiki/...
.

＜#素粒子物理学の基礎＞ 26

#電磁気力 と #弱い核力 の #統一理論
(#電弱相互作用 の理論) を…

「#電弱統一理論」
別名
「#ワインバーグ・サラム理論」と呼ぶ.

--
Weinberg-Salam theory
https://ja.wikipedia.org/wiki/...
グラショウ=#ワインバーグ=サラム理論
(GWS理論)とも.

＜#素粒子物理学の基礎＞ 25

▶#統一理論 の試み ②#弱い核力

#弱い力 の相互作用は
#1967年 に
#電磁気力 の相互作用(#電磁相互作用)と
統一成功！

上記2つの力を合わせ
#電弱相互作用 とし
#電弱統一理論 で記述される.

電弱相互作用(Electroweak interaction)
https://ja.wikipedia.org/wiki/...
.

＜#素粒子物理学の基礎＞ 23

①#電磁気力
②#弱い核力
③#強い核力
④#重力

①を記述する
#マクスウェル方程式 の #電磁気学 は，
「#電場 と #磁場 を統一」という意味では
#統一理論 の1つ.

また，①②の統一は完了している.(#電弱統一理論)

そこに③④をどうつなげるか，が
目下の問題.

＜#素粒子物理学の基礎＞ 21

#統一理論 の一覧:

4つの力
①#電磁気力
②#弱い核力
③#強い核力
④#重力
のうち…

▶①②を統一したものが
#電弱統一理論 (完成済)

▶①②③を統一したものが
#大統一理論 (未完成…)

▶①②③④を統一したものが
#超大統一理論， 万物の理論 (未完成…)

＜#素粒子物理学の基礎＞ 20

#基本相互作用 を
それぞれ記述する理論…

①#電磁気力:
#マクスウェル方程式 の #電磁気学.
#量子電磁力学(QED)

②#弱い核力:
#電弱統一理論

③#強い核力:
#量子色力学

④#重力:
#一般相対性理論

この4つの #統一理論 を作る試みを
次ツイから概観する.