＜#素粒子物理学の基礎＞ 36 #電弱統一理論 整理: #電弱相互作用 │ │#ヒッグス粒子 との │相互作用の有無で │①②に分化 │ ├→①#電磁場 │　　├#電場 │　　└#磁場 │ └→②#弱い核力 … #電磁気力 と #弱い力 に続き， #強い核力 を統一する試みも 次ツイから見てみましょう.

＜#素粒子物理学の基礎＞ 34 #電弱統一理論 続: 宇宙の温度が少し冷えた時， 真空が相転移し #ゲージ対称性 の破れが発生. この時 ①#光子 は #ヒッグス粒子 と相互作用せず質量0のまま. ②#ウィークボソン はヒッグス粒子と相互作用し質量を得た. ↓ #電磁気力 と #弱い核力 の違いが誕生

＜#解析力学の参考書＞ SGCライブラリ 「現代物理のための解析力学」(2006) 前書きより: 『#対称性 という #幾何学的 概念を テキスト全体で強調. #電磁気力 と #重力 を 記述する #作用 は， 対称性を 指導原理として構成する. 対称性を記述する言葉として #微分形式 や #テンソル解析…』

＜#素粒子物理学の基礎＞ 31 #電弱統一理論 続 相互作用の力を伝える粒子を #ゲージ粒子 と呼ぶが… ①#電磁気力 のゲージ粒子は #光子(質量なし) ②#弱い核力 のゲージ粒子は #ウィークボソン(質量あり) ①②を統一するには， 「ゲージ粒子の質量の有無の差」を 解決する必要があった.

＜#解析力学の参考書＞ SGCライブラリ 「現代物理のための解析力学」(2006早田) 前書きより: 『#電磁気力 と #重力 を #量子力学 的に取り扱うために 必要な知識を， #解析力学 の流れの中で 説明しようと試みた. 大学 #学部レベル から #大学院 で学ぶ事への ギャップを少しでも埋める…』

＜#素粒子と原子核の参考書＞ 「弦とブレーン」(朝倉書店2017細道) p3より: 『#強い力 を記述する #量子色力学 を #電磁気力･#弱い力 の理論に合わせた #素粒子 の #標準模型 は， その後 何十年にも渡って #加速器 その他の #実験事実 を 精度よく説明する #理論 として 大きな成功を…』

＜#素粒子物理学の基礎＞ 26 #電磁気力 と #弱い核力 の #統一理論 (#電弱相互作用 の理論) を… 「#電弱統一理論」 別名 「#ワインバーグ・サラム理論」と呼ぶ. -- Weinberg-Salam theory ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AF…… グラショウ=#ワインバーグ=サラム理論 (GWS理論)とも.

＜#素粒子物理学の基礎＞ 25 ▶#統一理論 の試み ②#弱い核力 #弱い力 の相互作用は，1967年に #電磁気力 の相互作用(#電磁相互作用)と 統一成功！ この2つの力を合わせ #電弱相互作用 とし #電弱統一理論 で記述される. 電弱相互作用(Electroweak interaction) ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB… .

＜#素粒子物理学の基礎＞ 24 ▶#統一理論 の試み①#電磁気力 #マクスウェル方程式 は #電場 と #磁場 を統一し， #電磁場 として記述. マクスウェル方程式を #特殊相対論 に従い #四元ポテンシャル で表記すると… □A^μ－∂^μ ∂_ν A^ν＝－μ_0 j^μ #微分形式 では dH＝J^* 1つの式になる.

＜#素粒子物理学の基礎＞ 23 ①#電磁気力 ②#弱い核力 ③#強い核力 ④#重力 ①を記述する #マクスウェル方程式 の #電磁気学 は， 「#電場 と #磁場 を統一」という意味では #統一理論 の1つ. また，①②の統一は完了している.(#電弱統一理論) そこに③④をどうつなげるか，が 目下の問題.

＜#素粒子物理学の基礎＞ 22 ▶#大統一理論 (grand unified theory，GUT) ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%A7… #電磁気力＆#弱い核力＆#強い核力 を統一 ▶#超大統一理論 (万物の理論・最終理論 Theory of Everything=ToE) ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%87… #重力 を含む4つを統一. この理論の候補は #超弦理論.

＜#素粒子物理学の基礎＞ 21 #統一理論 の一覧: 4つの力 ①#電磁気力 ②#弱い核力 ③#強い核力 ④#重力 のうち… ▶①②を統一したものが #電弱統一理論 (完成済) ▶①②③を統一したものが #大統一理論 (未完成…) ▶①②③④を統一したものが #超大統一理論， 万物の理論 (未完成…)

＜#素粒子物理学の基礎＞ 20 #基本相互作用 を それぞれ記述する理論… ①#電磁気力: #マクスウェル方程式 の #電磁気学. #量子電磁力学(QED) ②#弱い核力: #電弱統一理論 ③#強い核力: #量子色力学 ④#重力: #一般相対性理論 この4つの #統一理論 を作る試みを 次ツイから概観する.

＜#素粒子物理学の基礎＞ 18 #ゲージ粒子(力を伝える粒子)を 2粒子間で「交換」する事で 2粒子間に力が働く. その交換を俗に「キャッチボール」と表現する. 例えば電子など荷電粒子同士が近づくと 互いの #光子 を交換するたび #電磁気力(#引力 や #斥力)が働く… と一般向けに説明される.

＜#素粒子物理学の基礎＞ 17 #ゲージ粒子 と4つの力: ゲージ粒子とは (4つの #基本相互作用 において) 【力を伝える粒子】. 粒子は，力を伝えるゲージ粒子を 常に放出・吸収している. 例えば #電磁気力 の場合， #荷電粒子 は絶え間なく #光子 を放出・吸収し #電磁場 を生む…とみなせる.

＜#素粒子物理学の基礎＞ 15 #場の理論 によると… 4つの力の #相互作用 は， #ゲージ粒子 の交換により発生する. 力と，その力を伝達するゲージ粒子: ①#電磁気力→#光子(#フォトン) ②#弱い核力→#ウィークボソン ③#強い核力→#グルーオン ④#重力→#重力子(#グラビトン.存在未確認)

＜#素粒子物理学の基礎＞ 14 #基本相互作用 の影響範囲: ▶ミクロな範囲(原子核内部など)しか届かない力 ②#弱い核力 ③#強い核力 ▶無限遠まで届く力(1/r^2に比例) ①#電磁気力:ミクロにもマクロにも働く ④#重力:弱すぎてミクロな現象を生まない.天体同士のマクロな現象には強く影響

＜#素粒子物理学の基礎＞ 13 4つの #相互作用 の理論を整理: ①#電磁気力 #マクスウェル方程式 の電磁気学. #量子電磁力学. ②#弱い核力 ワインバーグ・サラム理論(WS理論)で 電磁気力と統一され #電弱統一理論 が構築された. ③#強い核力 #量子色力学 で記述. ④#重力 #一般相対性理論.

＜#素粒子物理学の基礎＞ 5 #電磁気力 の理論 ▶古典電磁気学=#マクスウェル方程式 の #電磁気学 ↓ ↓ #量子化 すると… ↓ 「電磁場の量子化」 ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB… ↓ ▶「#量子電磁力学」 (Quantum electrodynamics，QED) ja.wikipedia.org/wiki/%E9%87%8F… 量子電気力学， 量子電磁気学とも

＜#素粒子物理学の基礎＞ 4 ▶4つの基本相互作用①#電磁気力 #電荷 をもつ粒子(#荷電粒子)に働く力. #マクスウェル方程式 の #電磁気学 で記述. -- #電磁相互作用 ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB… Electromagnetism en.wikipedia.org/wiki/Electroma… マクスウェル方程式 ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9E… .

＜#素粒子物理学の基礎＞ 2 自然界の基本的な4つの力(#基本相互作用) ①#電磁気力 #電荷 をもつ粒子に働く力 ②#弱い核力，#弱い力 素粒子の崩壊 (#中性子 の #β崩壊 等)を引き起こす力 ③#強い核力，#強い力 #クォーク を束縛し #ハドロン を作る力 ④#重力 質量を持つ物体の間に働く力

＜#素粒子論の基礎試験＞ 28 ▶ #素粒子論の基礎知識のテスト_回答編 (19)#電磁気力 と #弱い核力 は宇宙誕生後 #ヒッグス機構 でどう分化? 宇宙誕生後「#ゲージ対称性 の破れ」が生じ #光子 は #ヒッグス粒子 と作用せず質量0のまま. #ウィークボソン はヒッグス粒子と作用し質量を得た.

＜#素粒子論の基礎試験＞ 27 ▶#素粒子論の基礎知識のテスト_回答編 (18)#ヒッグス粒子 とは何か簡単に. 質量を与える #素粒子 と呼ばれる. ヒッグス粒子は ・ #電磁気力 のゲージ粒子である #光子 とは相互作用せず ・ #弱い核力 のゲージ粒子である #ウィークボソン とは相互作用する.

カルツァ・クラインって ファッション用語だよね？ -- ▶Calvin Klein #カルバン・クライン ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AB… 世界的なファッションブランド. ▶Kaluza-Klein #カルツァ・クライン理論 ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AB… #重力 と #電磁気力 を統一するため 5次元以上の時空を仮定する理論.

＜#素粒子論の基礎試験＞ 26 ▶ #素粒子論の基礎知識のテスト_回答編 (17)#電磁気力 と #弱い核力 で， 各 #ゲージ粒子 の決定的な差は何か？ ・ #電磁相互作用 のゲージ粒子である #光子 には，質量がない. ・弱い相互作用のゲージ粒子である #ウィークボソン には，質量がある.

＜#素粒子論の基礎試験＞ 24 ▶#素粒子論の基礎知識のテスト_回答編 (15)#電磁気力 で，粒子は #ゲージ粒子 をどう #キャッチボール する? #荷電粒子 は常に ゲージ粒子である #光子 を 放出・吸収し #電磁場 を生んでいる. 荷電粒子どうし近づくと 互いの光子を交換するたび電磁気力が働く.

＜#素粒子論の基礎試験＞ 23 ▶#素粒子論の基礎知識のテスト_回答編 (14) 4つの #基本相互作用 それぞれの #ゲージ粒子 力と，その力を伝達するゲージ粒子: ・ #電磁気力→#光子(#フォトン) ・ #弱い核力→#ウィークボソン ・ #強い核力→#グルーオン ・ #重力→#重力子(#グラビトン)

＜#素粒子論の基礎試験＞ 13 ▶#素粒子論の基礎知識のテスト_回答編 (2)「4つの力」各々何をする? #電磁気力 は #電荷 をもつ粒子間に働く #弱い核力 は中性子の #β崩壊 など素粒子の崩壊を引き起こす #強い核力 は #クォーク を束縛しハドロンを作る #重力 は質量を持つ物体の間に働く

＜#解析力学の参考書＞ SGCライブラリ 「現代物理のための解析力学」(2006) 前書きより: 『#対称性 という #幾何学的 概念を テキスト全体で強調. #電磁気力 と #重力 を 記述する #作用 は， 対称性を 指導原理として構成する. 対称性を記述する言葉として #微分形式 や #テンソル解析…』

＜#解析力学の参考書＞ SGCライブラリ 「現代物理のための解析力学」(2006早田) 前書きより: 『#電磁気力 と #重力 を #量子力学 的に取り扱うために 必要な知識を， #解析力学 の流れの中で 説明しようと試みた. 大学 #学部レベル から #大学院 で学ぶ事への ギャップを少しでも埋める…』

＜#素粒子論の基礎試験＞ 6 ▶#素粒子論の基礎知識のテスト 「電弱統一」編: (16)#電弱統一理論 を構築した3人の名は? (17)#電磁気力 と #弱い核力 の各 #ゲージ粒子 の決定的な差は? (18)#ヒッグス粒子 とは何か簡単に. (19)電磁気力と弱い力は宇宙誕生後 #ヒッグス機構 でどう分化した?

＜#素粒子論の基礎試験＞ 5 ▶#素粒子論の基礎知識のテスト 「#ゲージ粒子」編: (13) ゲージ粒子とは何か. (14) 4つの #基本相互作用 それぞれについて，ゲージ粒子を述べよ. (15) #電磁気力 の場合，粒子はゲージ粒子をどのように「#キャッチボール」すると例えられることがあるか.

＜#解析学の参考書＞ 「ガロア理論と表現論 ゼータ関数への出発」(2014) p49より 『#重力，#電磁気力， #弱い力，#強い力 という #4力 の #統一理論 と 全く同じ状況が 4つの #ゼータ ･#セルバーグ 型 ･#ラングランズ 型 ･#アルティン 型 ･#ハッセ 型 の統一理論の場合にも起こって…』