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質量はなぜ存在するのか

(霧山昴) 

著者 橋本省二 、 出版 講談社ブルーバックス新書

重力というのは質量をもつ物質の間に働く引力。

有限の質量をもつ粒子は、決して光速に達することはない。エネルギーが無限大になってしまうから。逆に、光速で進む光では、対応する粒子(光子)は質量ゼロでなければならない。

電子をあらわす波全体がもっている運動量は、その波の波長に反比例する。つまり、波長が短ければ短いほど大きな運動量をもつ。波長が短い波は速く振動する。陽子の質量は電子の1800倍もあって、全然違う。

生成された反粒子は、やがて周囲にある粒子と出会って合体し、その質量に相当するエネルギーを放出して消えてしまう。反粒子をつくるのは今や難しくないが、反粒子を貯めておくのは、ずっと難しい。

電子は今も素粒子だと考えられている。つまり、それ以上は分割できない。

地球は太陽のまわりを回っていて、その向きは北極星の方向から見ると、反時計回りだ。

原子核は陽子と中性子とで出来ていて、それらの数によって、さまざまな原子核がつくられる。原子核は電気的にプラスの陽子と電気的に中性な中性子が集まって出来ている。

電磁気力も強い力も働かないおかげで、ニュートリノは物質を簡単にすり抜けていく。その存在を確認するのは、恐ろしく難しい。宇宙を飛び交っているニュートリノの数はそれこそ膨大なのだが、エネルギーが低すぎて観測にかからないものがほとんどだ。宇宙から降り注ぐニュートリノは、そのほとんどがスーパーカミオカンデでも何も起こさずにすり抜けていくが、そのうちのごくわずかが水の分子にぶつかって検出される。いったい、そこになんの違いがあるのでしょうか。単なる偶然なのでしょうか。

素粒子には、もともと質量がなかった。しかし、現に素粒子は質量を持っている。

素粒子には個性がない。エネルギー(つまり質量)が正確に決まった粒子は、ずっと安定して存在し続ける。

真空中では、クォーク・反クォーク対が生まれたり消えたりしつつ、全体の平均としては、いつもそこに対として存在している。

自発的対称性の破れが宇宙の真空で起きていることは、もはや疑いようがない。

量子色力学の真空は、たしかに対称性を壊しているし、それによって陽子・中性子が質量をもつことも数値シミュレーションの助けを借りて確認された。

光子は質量が0の粒子で、その到達距離は無限大だ。

素粒子の世界は、もっと深くて広い。まったく分からないなりに、ともかく何かを分かりたいと思って読みすすめました。

(2025年12月刊。1320円)

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