神の数式 「第一回この世は何からできているのか」 のメモ

ＮＨＫスペシャル神の数式　「第一回この世は何からできているのか」
という１時間番組を見だしたら、面白くて最後まで見てしまいました。

超複雑な学問をたったの一時間にまとめたプログラムを、
一回だけ見た素人がとったメモですからね～。

こういうのを見るといつも、ヴェーダーンタを勉強していて良かったと思います。



宇宙を構成している原子を構成している基本素粒子
Ｖ　＝　ニュートリノ　原子核から飛び出す
Ｕ　＝ Ｕｐ　クオーク　原子核を構成している
Ｄ　＝　Ｄｏｗｎ　クオーク　原子核を構成している
Ｅ　＝　電子　原子核の周りを軌道に沿って動いている

この基本素粒子がどのような力で原子となっているのかを、数式によって証明されるべき課題は以下の通り：

☆１　電子は地球のようにＮＳ極という磁力を持って自転しながら軌道を回っているが、その動きを数式で表したい。

☆２　原子をまとめている力
①．電子気力　＝　原子核の周りの軌道に沿って電子が回る力
②．強い核力　＝　ＵとＤのクオークを核としてまとめている力
③．弱い核力　＝　ニュートリノが飛び出す力

１９２８年　Ｄｉｒａｃ方程式により☆１が説明される。
美しさ＝対称性を取り入れることによって方程式に辿り着いた。取り入れられた対称性は３種類：
１）回転対称性
２）並進対称性
３）Ｌｏｒｅｎｔｓ対称性（時間＝空間）

１９３０年　Ｏｐｐｅｎｈｅｉｍｅｒが、４つ目の対称性を取り入れることにより、☆２①を解く方程式に辿り着いた。
４）ゲージ対称性
しかし、この方程式では電子エネルギーは無限大になってしまい、この世のあらゆる物質は存在しないことになってしまう。

太平洋戦争が始まり、ＯｐｐｅｎｈｅｉｍｅｒはＬｏｓ Ａｌａｍｏｓの軍事研究所長に任命され核開発に従事させられ、研究を続けることが出来なかった。

１９４８年　朝永振一郎が無限大を解決する。

１９５４年　ヤンが５つ目の対称性を取り入れ、☆２②③を説明する方程式を発見する。
５）非可換ゲージ対称性
しかし、この方程式では、強弱の核力を伝える粒子の質量がゼロになってしまい、質量は重いと観察される現実と反してしまう。質量ゼロなのは光子だけである。そして、素粒子も質量ゼロということになり、あらゆるものが光の速さで飛び出してしまうことになる。

１９６１年　南部陽一郎が、☆２②について自発的対称性の破れを説く。
対称性という美しさを求めた結果の数式では質量はゼロだが、現実では美しさは崩れるものであり、質量はゼロではなくなる。

１９６７年　Ｗｅｉｎｂｕｒｇが、都合の良い粒子Ｈｉｇｇｓ粒子という仮定を取り入れ、美しさの破れを説明する。
Ｈｉｇｇｓ素粒子が無い状態では美しい数式のように質量はゼロであるが、Ｈｉｇｇｓ粒子が増えて空間を埋めると粒子が動きにくくなり、そこに重さが生まれる。これが美しさの破れである。

２０１０年　ＣＥＲＮがこのＨｉｇｇｓ素粒子を観測するための研究を開始。
２０１２年　ＣＥＲＮにおいてＨｉｇｇｓ素粒子が観測される。

これで、標準理論は数式によって説明された。

これからの課題は、これに重力も加味して解くことである。
今までの素粒子の研究では、素粒子がとても軽いことから重力が神されていなかったが、より正確さを求めるなら、重力も加味する必要がある。

あ～面白かった。