素粒子

物質の基本的な構成は、長い間思想家や哲学者を魅了してきたテーマです。紀元前 5 世紀にはすでに、ギリシアのアブデラのデモクリトスは、連続的な分裂を経た体の最後の部分として征服されずに残るで あろう素粒子 の存在について推測しました。デモクリトスはそのような粒子を 原子 （ギリシャ語で「 分割できない」 という意味）と呼び、世界は何でできているのかという古代の疑問に対する答えの基礎を築きました。

ギリシャの推測から物的証拠に至るまで、2000 年以上が経過しました。証拠が明らかになったのは 1803 年以降であり、ジョン・ダルトン (1766-1844) の実験研究によって初めて、物質が原子で構成されている素体であることを実証し、 原子モデル を提案した人となりました。

しかし、原子を素粒子として捉える概念は一時的なものであることが判明しました。科学的調査が物質の研究においてますます小さなスケールに達するにつれて、さらに基本的な粒子の発見は時間の問題でした。 1897 年、ジョセフ・トムソン (1856-1940) は、原子に含まれる負の電荷をもつ粒子である電子を発見し、原子も複合粒子であることを実証しました。

20 世紀初頭、 アーネスト ラザフォード (1871-1937) は、原子内部に正電荷が集中した領域であり、その周りを 電子 が周回する原子核を発見し、現在の 原子構造 モデルを生み出しました。 1920 年に、ラザフォードは 陽子を 識別しました。その後、1932 年に、ジェームズ チャドウィック (1891-1974) は、原子核内に電荷ゼロの粒子、 中性子 の存在を確認しました。このようにして、電子、陽子、中性子といった、 いわゆる素粒子が 確立されました。

量子物理学 の出現により、電磁相互作用を媒介する素粒子として 光子が 導入されました。化学元素理論は、電荷を持たず電子と同じくらい小さな質量を持つ素粒子である ニュートリノ の提案につながりました。相対論的量子力学の定式化により、各粒子には元の粒子とは反対の性質をもつ対応する反粒子があるという結論が得られました。 1930 年代には、世界は電子、陽子、中性子、ニュートリノ、それぞれの反粒子、光子で構成されていると理解されました。

翌年、電子とニュートリノはレプトンと呼ばれるクラスに分類され、そのうちさらに 4 つの粒子が発見されました。光子は、理論的に予測された他の粒子とともに媒介粒子のクラスに含まれていました。陽子と中性子に関しては、それらも素ではないことが発見されました。これらは、現代の物理学者マレー・ゲルマンによって 1960 年代に発見された、分数の電荷を持つ粒子である クォーク で構成されています。

20 世紀を通じて物質の構造が研究された結果、1978 年以来素粒子物理学の主流となっている標準模型が構築されました。このモデルによれば、すべての物質は 2 種類の素粒子で構成されています。フェルミ粒子、およびボソンと呼ばれる媒介物質。フェルミオンはレプトンとクォークで構成され、それぞれ 12 個と 36 個あります。ボソンは、光子を含む 12 個の粒子として数えられます。

多数の素粒子が関与しているにもかかわらず、標準模型の予測と一致しない実験はありませんでした。しかし、その量を考えると、現在の理論が予測しているものの根底にさらに単純な構造がある可能性があることを考慮すると、多くの物理学者はこれが実際に世界の構成の最も基本的なモデルになるのではないかと疑問を抱くようになります。

参考文献:

アラニー・プラド、リ・アルス・ダス・エストレーラス。リオデジャネイロ: DP&A、2006。p. 76-82。

グリフィス、DJ 素粒子入門。第2版ワインハイム: WILEY-VCH、2008. p. 49-52。

FLORIO、V. 素粒子: 宇宙の種子。 < http://pre.univesp.br/particulas-elementares#.WkvHVXlryUl > から入手できます。 1月3日にアクセスしました。 2018年。