運命線

物質を構成する素材としての粒子、およびこの粒子間の作用を媒介する粒子をまとめて素粒子とよべば、素粒子のもっとも重要な特徴である相互転化の原因となるのが素粒子間の相互作用である。

粒子の相互転化を記述するには、個々の素粒子はそれぞれの場の量子として生成・消滅するという立場からとらえるのが適当である。

通常いうところの力は媒介粒子の交換により生ずるので、相互作用は力よりも一般的で基礎的な概念である。

素粒子間の相互作用は、基本となる場の間の相互作用に基づいている。その結果として物質が形成され、物質粒子間の力が生じてくる。

基本相互作用は通常、強さが画然と異なった4種の相互作用、すなわち、強い相互作用、電磁相互作用、弱い相互作用、重力相互作用に分類される。

電磁相互作用では、電磁場の量子である光子が媒介粒子である。

その到達距離は、クーロンポテンシャルが距離の逆数で緩やかに弱くなる意味で大きい。

相互作用は、二つの四次元ベクトル、電磁ポテンシャルと電流の積に電気素量ｅが係数となる形式で表され、結合定数は微細構造定数である。

原子、分子は電磁相互作用で形成される。

強い相互作用のなかで自然界の形成に重要な役割を果たすのは、原子核の結合を与える核力である。

強い相互作用の到達距離は短く、π中間子のコンプトン波長に近い1フェムトメートル程度である。

結合定数は粒子の組合せで若干変動するが、微細構造定数の約100倍、すなわち1程度である。

一般に強い相互作用は、バリオンと媒介粒子の中間子の場の間の湯川型結合を基本形として表される。

ハドロンがクォークからなり、「色」の自由度について「無色」の状態であり、この「色」の自由度が強い相互作用の源泉である。

update:2010年03月17日