＜#素粒子物理学の基礎＞ 40

▶#量子色力学
Quantum ChromoDynamics (#QCD)
#強い核力 の #相互作用 を記述する理論.

▶#量子電磁力学
Quantum ElectroDynamics (#QED)
#電磁相互作用(#電磁気力)を記述する理論.
#古典電磁気学 を #量子化 したもの.

↑
QEDと
QCD.

略し方が似ていますね！

＜#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＞ 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＞ 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＞ 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＞ 24

▶#統一理論 の試み①#電磁気力

#マクスウェル方程式 は
#電場 と #磁場 を統一し，
#電磁場 として記述.

マクスウェル方程式を
#特殊相対論 に従い
#四元ポテンシャル で表記すると…
□A^μ－∂^μ ∂_ν A^ν＝－μ_0 j^μ

#微分形式 では
dH＝J^*
1つの式になる.

＜#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＞ 22

▶#大統一理論
(grand unified theory，GUT)
https://ja.wikipedia.org/wiki/...
#電磁気力＆#弱い核力＆#強い核力 を統一

▶#超大統一理論
(万物の理論・最終理論
Theory of Everything=ToE)
https://ja.wikipedia.org/wiki/...
#重力 を含む4つを統一.
この理論の候補は #超弦理論.

＜#電磁気学の参考書＞

丸善物理学基礎コース
「電磁気学〈1〉」
https://amazon.co.jp/dp/462104...
・出版社: 丸善
・著者: 太田 浩一
・発売日: 2000/10/1

『第1巻では，
･#電磁現象 に現れる #量 や #記号
･#数学 的基礎
･#電磁気力 の基本的性質から
･#マクスウェル方程式 まで
を解説。』

＜#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…)

＜#素粒子と原子核の参考書＞

「弦とブレーン」(朝倉書店2017細道)

p3より:
『#強い力 を記述する
#量子色力学 を
#電磁気力･#弱い力 の理論に合わせた
#素粒子 の #標準模型 は，
その後 何十年にも渡って
#加速器 その他の #実験事実 を
精度よく説明する #理論 として
大きな成功を…』

＜#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.

＜#素粒子物理学の基礎＞ 18

#ゲージ粒子(力を伝える粒子)を
2粒子間で「交換」する事で
2粒子間に力が働く.
その交換を俗に「キャッチボール」と表現する.

例えば電子など荷電粒子同士が近づくと
互いの #光子 を交換するたび
#電磁気力(#引力 や #斥力)が働く…
と一般向けに説明される.

＜#素粒子物理学の基礎＞ 17

#ゲージ粒子 と4つの力:

ゲージ粒子とは
(4つの #基本相互作用 において)
【力を伝える粒子】.

粒子は，力を伝えるゲージ粒子を
常に放出・吸収している.

例えば #電磁気力 の場合，
#荷電粒子 は絶え間なく
#光子 を放出・吸収し #電磁場 を生む…とみなせる.