自然界の4つの力とは?

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自然界の4つの力

素粒子研究から、この世界(宇宙)には以下のような4種類の力(相互作用)が存在することが明らかになりました。


万有引力として知られる力。作用をおよぼす距離は無限大


中性子の自然崩壊(ベータ崩壊)を引き起こす力。この弱い力作用で、中性子短時間陽子に変わる。作用をおよぼす距離は10cmの1/1億のさらに1/1億。


電気帯び粒子にはたらく力。原子核電子結びつける力。作用をおよぼす距離は無限大


クォーク結びつける力。中性子陽子として、あるいは原子核として安定させる力としてはたらく。作用をおよぼす距離は10cmの1/1分のさらに1/10

上の4つ相互作用が、宇宙にはたらいている力のすべてで、これを「自然界の4つの力」と呼びます。

電磁気力と弱い力を統一した「電弱統一理論」

物理学研究者は、これらの4つの力はもともと(宇宙誕生のとき)は、1つだったのではないか考えました。それを証明するには、4つ作用を同じ原理説明することができればいいわけです。1967年アメリカスティーブン・ワインバーグ(1932~)とパキスタンのアブダス・サラム(1929~)が、電磁気力弱い力統一できるとした「電弱統一理論」(ワインバーグ=サラム理論)を完成させました。これが統一理論呼ばれその後研究者たちは、さらに強い力加えた「大統一理論」の確立挑戦しています。


4つの力の大統一をめざす「超ひも理論」

一方、まったく新し発想4つの力大統一しようとする研究おこなわれています。ハンガリー出身のジョン・シャワルツらの研究による「超ひも理論」(スーパーストリング理論)です。この理論では、物質最小構成要素素粒子ではなく振動する短いひもであるとしています。ひもといっても、その長さ10の-35cm、これは1メートルを3回、1/1兆にした長さ(短さ?)で、いわば究極最小物質です。この理論では宇宙10次元時空をもち、われわれが目にする3次元時間1次元以外の次元は、超ひもの中に閉じこめられているとされます。非常にユニークですが、この理論説明すれば、4つの力統合され、ビッグバンブラックホール特異点(とくいてん)のような現象矛盾なく解決できるとして、注目集めています。




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