三省堂 大辞林

そりゅうし-ろん ―りふし― 4 【素粒子論】

素粒子の性質やそれらの相互作用・内部構造を理論的に研究する物理学の一分野。

→量子電磁力学
→場の理論
→ゲージ理論
→統一場理論

素粒子事典

素粒子論（１）標準模型の構成

実験で確認されているいろいろな素粒子反応は，今日では,「標準模型」と言われて いる理論でうまく説明できる。標準模型の中心となっているのは，電磁気力と弱い力の 統一理論（グラショウ・ワインバーグ・サラム理論）とそれぞれ６種類あるクォークと 軽粒子のパラメーター（質量，電荷など)であり，これにより，電磁気力や弱い力による 反応の確率などはすべて高い精度で計算可能である。また，量子色力学（ＱＣＤ）を適 用すれば，高いエネルギーでのクォークやグルーオンの関与する反応についても正確に 計算できる。(ただし、実験が行われている比較的低いエネルギーでの計算については 困難である場合も多い。）標準模型の予言と矛盾するような実験事実は今のところ存在しない。 標準模型に登場する粒子で唯一未発見なのは，中性のヒッグズ粒子である。

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素粒子論（２）標準模型の限界

しかし，標準模型の枠内では説明し切れない事実も多くあり，明らかに，標準模型は「 最終的な」理論ではない（電荷を持つ軽粒子はなぜ３種類あるのか？ ダウンクォーク の電荷は，なぜ電子の電荷の１／３なのか？ ニュートリノに質量はあるのか？ など ）。これらに答えるために，標準模型を越えた理論が探究されている。大統一理論，超 対称性理論などがそれである。

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素粒子論（３）大統一理論

　電磁気力と弱い力の統一理論と強い力の理論である量子色力学（ＱＣＤ）は，すでに 確立しているが，この両者を統一するのが，大統一理論である。大統一理論は，クォー クと軽粒子が，対称的に分類できること，双方の理論がともにゲージ不変性を持ってい ることに着目して作られている。大統一理論には，簡単なものから，複雑化されたもの までいくつかの種類がある。大統一理論が予言する特徴的な現象は非常に高エネルギー の反応におけるものがおもで，加速器実験での実証は困難である。また，大統一理論は ，陽子の崩壊を予言するが，これもまだ実証されていない。

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素粒子論（４）超対称性理論など

　統一理論においては，電磁気力と弱い力が破れるエネルギースケールに対応するヒッ グズ粒子が予言されるが，これを単純な素粒子と考えると,その質量の大きさに別の観 点から問題が生じる。それを解決する方法として，「超対称性理論（ＳＵＳＹ）」や複 合粒子模型が提唱されている。前者は，新しい対称性（超対称性）を仮定するもので， これは，ＳＵＳＹ粒子と呼ばれる大量の未発見の粒子の存在を要求する。後者は，ヒッ グズ粒子などが，単純な素粒子ではなく，いくつかの素粒子が集合してできたものとす る考えである。双方とも，一応もっともらしい理論であるので，実験的に実証しようと いう努力が多くなされているが，今のところ，決定的な手がかりは得られていない。

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素粒子論（５）超弦理論

　電子やクォークなどの基本的な素粒子は、通常「点状」の粒子として扱われているが、 これでは単純に計算すると「自己エネルギー」が無限に大きくなるという困難が起こる。 これを回避するために「くりこみ」という数学的な手法を つかうのであるが、これは常にうまくいくとは限らない。また、 素粒子に非常に小さいが有限の大きさを与えることにより、 この困難を回避する方法が以前より理論的に考察されてきたが、 この方法にもいろいろな制約が生じる。
　超弦理論（スーパーストリング理論）では、10次元空間を考え、そのうち４次元が時空間に、 残りの次元が素粒子の内部空間（素粒子の性質の自由度）になったと考える ことにより、自己エネルギーの無限大の問題を回避できると同時に、 相対性理論とも矛盾しない。また、 現在見つかっているすべての基本粒子とゲージボゾンの存在、さらに、 重力や超対称性をも包含できる有望な理論として、多くの研究者により研究 されている。

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素粒子物理学

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2011/11/28 16:37 UTC 版)

(素粒子論 から転送)

素粒子物理学（そりゅうしぶつりがく、英語：particle physics）は、物質の最も基本的な構成要素(素粒子)とその運動法則を研究対象とする物理学の一分野である。