録画しておいた映画「パーティクル・フィーバー」(日本語字幕)を観ました。この映画は、物理学者たちが「ヒッグス粒子」を発見するまでを追ったドキュメンタリーです。
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動画1 Particle Fever Official Trailer 1 (2014) – Documentary HD
素粒子群は、
写真1
スイス/ジュネーブ郊外にフランスとの国境をまたいで建設されたLHC(大型ハドロン衝突加速器)で作り出されます。 素粒子物理学の標準理論では何百とある素粒子群を
図1
のように17種類に分けています。 NHKのBSで放送された動画1(日本語字幕)において示された標準理論の模型は
写真2
の様なものでした。これが興味深いです。 中央のHがヒッグス粒子、青色がゲージ粒子4種類(相互作用を媒介する粒子=力を伝える粒子)、最外周の上段にクオーク6種類(赤)、下段にはレプトン6種類(緑)です。これらが物質粒子です。 同心円状に1+4+12の計17種類が配置されています。 これまでの(図1)より分かり易いです。
このうち、クオーク6種類(赤い部分)は、直接観測はされません。クオークの閉じ込めと呼ばれています。 クオークは陽子・中性子に閉じ込められており、これまで観測されません。疑問なのが直接観測されたことがないのにもかかわらず、存在するというのは奇妙です。 興味を惹いた写真1と弧理論の考え方による模型を比較していきます。
弧理論の考え方による基本形は
図2
のようです。 E軸上の実体が、「積分を伴う回転投影」によって、M軸(3次元物理空間)上に質量を伴って位置が決まる、というものでした。このとき実体が持つ真のエネルギー値が、投影によって物体の質量となります。 図2は、ある観測者から見て「静止している」場合をいいます。
次にある観測者に対して物体が運動しているときは
図3
のように、投影角θは90度以外の角度になり投影されたベクトルが運動Pとなります。実体の持つ真のエネルギー値E2が減少した分、つまり(E2-E’)が物体の運動Pになります。
これまでの考察の結果、時間は存在しません。(時間とは何かを参照ください。) E=mc^2と定義されるエネルギーは、次元を解析すると[ML^2T^(-2)]です。 ですからエネルギーは、運動Pを時間で表したものになります。弧理論の考え方に示すE軸上の実体が持つエネルギーのことを区別して(時間を含まない)真のエネルギーと呼んでいます。
弧理論の考え方では、E軸上の実体は全部で6種類在り
図4
の様です。実体である単極A、B、Cは真のエネルギー値E2を持ち、単極G、H、Iは真のエネルギー値E1を持つと仮定します。 ここで我々が存在するM軸(3次元物理空間)にE軸は直交していると定義しています。 ですから全部で4次元です。時間は存在しません。 4次元は
図5
4つの3次元空間に分けられますので、M軸から見て、E軸上の実体は、位置を特定できません。従って図4の単極A、B、C、G、H、Iの6種類は、便宜上位置を持つように書き込んであることをご承知ください。
弧理論において、物質としての基本粒子は、図4に示す単極D、E、Fの3種類だけです。 単極Dが陽子、単極Eが中性子、単極Fが電子です。それぞれの基本粒子は、実体である6種類と図4のような関係にあり、陽子と中性子と電子は内部構造を持ちません。
基本粒子は投影角θが90度である=ある観測者に対して静止=安定粒子であるということになります。 言い換えますと、投影角θが90度以外の全ての粒子は、不安定であることを意味します。
そして、「投影」という仮説は大事な意味を持ちます。投影は必ず「整数回」であることです。投影が2.32回の実数ということはあり得ません。M軸上の現象が離散的であることの理由がここにあります。 投影角θが90度以外の全ての粒子群は
図6
投影角が鋭角であるθを持つ離散的な運動Pを持つ素粒子群となります。 (注:図6のE1とE2が上下逆さまです。また単極ABCGHIが位置を持つように示していますが、位置を持たないと解釈願います。さらに図の注釈文も少し古いです。説明の「粘性(ラグ)」もまだ分かりません。)
投影角θと質量並びに運動Pの関係は、
図7
になります。観測者の視点は、M軸上(ここでは2次元平面)にあります。実体のE軸との隔たり、つまり真のエネルギー値は、観測者にとって「質量」になります。投影角θが90度以外であれば、実体の持つ真のエネルギー値は、運動Pとして観測者にわかります。次第にθが浅くなり(運動Pが増し)、遂にはθがゼロの時、観測者には質量は見えなくなります。(質量は不定となる。) このときのE軸上の実体が持つ真のエネルギー値は、全て運動Pとなっています。M軸上に位置する実体は投影角θが直交から平行へ移り、実体は観測できません。
追記2017/2/25
投影角θがゼロのとき、観測者には、質量不定であるとともに、「波」として観測されると結論づけています。電磁気力は「光子」が媒介するとされますけれど、弧理論の考え方においては、電子が光速度(投影角θがゼロ)のとき、「波」と観測されるということです。つまり、光子は電子の異なる側面だということです。光子について関連記事があります。
ここまでが前提です。 写真2によれば、物質粒子は12種類に分けられますが、今後更に巨大な加速器により新たな素粒子が発見されうるでしょう。 図6を参酌して考えますと、より浅い投影角θを持つ素粒子は幾つでも存在しうるからです。 それでも、結局は6種類に分類されるでしょうけれど、どのような巨大な加速器を用いてもクオークは観測できないと気付きます。 陽子中性子は内部構造を持たないからです。
例え話です。 ここに
写真3
屏風があります。これは加速器とします。 屏風の左右両端から2個の陽子が屏風へ向かって来ます。2個の陽子は屏風に隠れて見えなくなります。その結果、屏風の向こうでは2個の陽子が衝突し、屏風の外へ様々な素粒子が飛び出してきます。ただ誰も陽子が「崩壊」した場面を見ていません。1+1=2であるように、陽子+陽子→素粒子群であることから、屏風の向こうで何が起きたのかを推測したに過ぎません。その結果がクオーク6種類であるわけです。
陽子+陽子 → 崩壊 → 素粒子群 と考えた訳です。
弧理論の考え方では、陽子2個は、衝突して「陽子の消滅」→「素粒子群の生成」だと考えられます。崩壊と消滅の違いです。 誰も陽子が崩壊(内部構造を持つ)したところを確認していません。
将来、写真2の外周に示されたクオーク+レプトンの12種類は、新たな素粒子が発見されて24種類に分類する理論が出てくるかも知れません。図6を見ますと、投影角θが浅い素粒子が多く存在し得るように思えます。大変な困難でしょうけれど。際限がないことも理解できます。 面白いことに弧理論による実体6種類とクオーク6種類は、同じ数ですし、実体が直接観測できなさそうなのも似ています。
こんなニュースもあります。
【宇宙の謎】ヒッグス粒子は発見されていなかった? ノーベル賞実験に早くも疑惑が浮上!
本当に、対称性に拘っても際限がなさそうです。
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動画2
万華鏡の「反射」を弧理論の「投影」に置き換えれば、投影によって物性の基本である「離散的でかつ対称性がある」という性質が説明・理解できます。 現状の物理学では、「離散的」と「対称性」の関係が説明できないと思います。 また、M軸が整数(離散的)であると理解できれば、素数との関係も見えてきます。 離散的な運動P θ 真のエネルギー値 質量 素数 全部関係しています。管理人には図2、図3がゼータ関数そのものに見えてます。
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