素粒子とハドロン



ヒッグス粒子という名前は有名になりましたが、
それが何なのか、シンプルに説明しているところはなく、
掴み切れていない人がほとんどだと思います。

私もヒッグス粒子が何なのかを調べはじめてはいるものの、
前提条件もわからなさすぎて、迷宮に分け入っていくようです。

しかし、高校生の時に物理や科学に全く興味を持てなかったのですが、
今その話を聞いてみると、なんだかとても面白そうに思えてきました。

ヒッグス粒子がその興味の入口となって、
もしかしたら目茶苦茶面白い世界に足を踏み入れることになるのかもしれません。

地道に一歩一歩、理解していくことにしましょう。

まずは、「素粒子」ってなんぞやということですね。

以前の記事ヒッグス粒子って何ですか?)でも少し書きましたが、

一般に、物質を構成する最も基本的な粒子のことです。
地球上のものは、1億分の1センチメートル程度の大きさの原子からできています。
また、原子はその大きさの1万分の1の原子核と、その回りに引き付けられた電子よりできています。
さらに、原子核は幾つかの陽子と中性子が結び付いたものです。

素粒子は「クォーク」族と「レプトン」族があるそうです。
そしてすべての物質は物質粒子であるクォークとレプトンからできています。

もう一度おさらいしてみると、物質を細かく割っていくと、分子になり、さらに細かくしていくと原子になり、その原子はさらに小さな原子核とそのまわりを飛び回る電子からできているのでした。
電子はレプトンの仲間で、本当の素粒子ですが、原子核はさらに細かく割っていくことができて陽子と中性子になります。
陽子と中性子が素粒子かというと、これらにはまだ構造があって、実はクォークからできているのです。

と、ここで・・
素粒子の衝突実験に使用する大型ハドロン衝突型加速器(LHC)
のハドロンって何だろうって気になっていませんでしたか?

私は気になっていました!

その、ハドロンという名前ここで出てきました。

ハドロンというのは陽子や中性子の仲間であり、
バリオン(3つのクォークから成る)とメソン(クォークと反クォーク対)とがあるそうなのです。
クォーク3つで構成されたバリオンは安定していますが、反クォーク3つで構成されるとバリオンの反粒子、反バリオンとなります。
メソンというのは、クォークと反クォーク対で構成されている物質で中間子と呼ばれます。
こういったバリオンやメソンが近づくと、クオークと反クオークの作用を受け、強いエネルギーが働きます。
このような互いに近づくと強い力をおよぼすような複合粒子をハドロンと呼んでいるそうです。

今の時点ではハッキリとわかっていないですが、
素粒子の衝突実験というのは、このクォークと反クォークのバランスやエネルギーの均衡を利用したものなのではないのかなと予想してます。

ああ、難しい。

参考サイト:

キッズサイエンティスト【ヒッグス粒子と質量】


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