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宇宙物理学コミュの自然界の第5の力、発見か

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http://www.gizmodo.jp/2016/05/_45_attila_krasznahorkay5physi.html

ちょっと前の記事ですが。

以下引用

自然界にある4つの力といえば、重力、電磁力、原子核をまとめる弱い力、強い力。でもまだ未解明の第5の力があるとしたら?

昨年ハンガリー科学アカデミーのAttila Krasznahorkay博士率いるチームがその第5の力が働いているとしか思えない異常な放射性崩壊を発見し「Physical Review Letters」に発表する事件がありました。専門家の間では半信半疑で受け止められ、大きなニュースにもならなかったんですが、このほど米カリフォルニア大学アーバイン校のJonathan Feng教授率いる理論物理学チームが検証してみたところ、ハンガリーチームの実験と結論にはなんら欠陥が認められないことが大判明、「ガチで第5の力なんじゃ!?」と学会が騒然となっています。

自然界に第5の力が存在するのではないかという話は以前からありました。ひとつには、素粒子物理学の標準模型ではダークマター(観測可能な宇宙の質量・エネルギーの大きな部分を占める理論上の物質)がうまく説明できないからです。

修正重力理論、エキゾチック物質、ダークフォトン(暗黒光子)などで説明が試みられているわけですが、このダークフォトンを探す実験中、ハンガリーの研究チームはある奇妙な現象に出食わしました。

チームが行なったのは、薄いリチウム片に陽子を発射する実験です。陽子を吸収すると、リチウムは不安定な状態のベリリウムに変容し、さらに崩壊が進んでいって、電子+陽電子のコンビが放出されます。この電子+陽電子。なぜか陽子を140度キッカリの角度でリチウムにぶつけてやると、予想より多く放出されるのです。なんで多めに出るんや!?!?!

…ということでKrasznahorkay博士のチームが立てたのが、余剰分は「電子より34倍重いまったく新しい粒子」から出てくるという仮説。つまりは未知の力が働いている、ということになります(米国のFeng教授の見立てでは、この新粒子はダークフォトンではなく「protophobic X boson」であり、原子核の幅程度の距離にしか届かない超短い力を媒介している。これは従来の4つの力のどれにも当てはまらない)。

反響は興奮半分、疑問半分といったところで、さっそく米トーマス・ジェファーソン国立加速器研究所と欧米の複数のグループが別の角度から反証を進めています。そちらの結果は約1年後に出る予定。

source: Nature News
http://www.nature.com/news/has-a-hungarian-physics-lab-found-a-fifth-force-of-nature-1.19957

コメント(72)

【最小作用の原理】
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%9C%80%E5%B0%8F%E4%BD%9C%E7%94%A8%E3%81%AE%E5%8E%9F%E7%90%86
これはまさに解析力学の基本中の基本ですよね

相対論では、ものごとの背景(時空)までを論及の対象している
ある背景のもとで、光速や運動方程式が不変に保たれるように、観測者に固有な計量を算出する
運動方程式が座標などの物理量のある変換によって形を変えないような自由度空間を基本として、座標や電磁場などの物理量のなんらかの変換に対する不変性を追求する理論です
一般相対論では特殊相対論での光速の不変性について厳密に成り立つのか議論があるようです

解析力学では運動方程式がラグランジアンやハミルトニアンに置き換わります(古典解析力学の範囲では両者は同等とみなして問題ないと思われる)
よって相対論を考慮した解析力学では、ラグランジアンやハミルトニアンを固定して、物理量の変換不変性や運動自由度内の経時変化を考察することになる
ただ、ラグランジアンやハミルトニアンは初めから与えられているわけでもなく、一つの運動方程式に対して一意的に定まらない
考察する物理現象ごとにその運動方程式と同等なラグランジアンやハミルトニアンのひとつを見つけ出さなければなりません
素粒子物理と方程式
http://www.icepp.s.u-tokyo.ac.jp/~tomio/shinshun_lecture_13.Jan.2013_web.pdf
一般に質量を持ったべクターボソンの理論は

  くりこみ不能

であり、 困難は完全には解決されていない
http://www-jlc.kek.jp/general/DOC/oho95-html/node8.html
繰り込み理論のまとめと未解決問題
http://sg2.phys.cst.nihon-u.ac.jp/~fffujita/kurikomi.pdf
弱い相互作用は、ベータ崩壊に代表される自発的に粒子の種類を変える相互作用である
対して、Protophobic X Bosonは陽子をぶつけたときに核遷移を起こす相互作用だと思われます

弱い相互作用の場合

ウィークボソンの崩壊は、崩壊過程が複雑で、内在的にπ中間子を介して、湯川相互作用していると考えられている
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A6%E3%82%A3%E3%83%BC%E3%82%AF%E3%83%9C%E3%82%BD%E3%83%B3
(抜粋)
ベータ崩壊は4つのフェルミオンが関係し、フェルミ相互作用と呼ばれる

n → p ⁺ + e⁻ + ⁻νe  (ここで ⁻νeは反電子ニュートリノ)
n → p ⁻ + e⁺ + νe

湯川はこの反応を

n → p⁺ + W⁻ , W⁻ → e⁻ + νe

のように2段階で起きているとした。それぞれの反応では2つのフェルミオンと1つのボソンが関わっており、湯川相互作用と呼ばれる

カリフォルニアチームの主張は、7Liに陽子をぶつけたときの核遷移反応は、8Beと光子とProtophobic X Bosonの崩壊による電子対生成(IPC)によって説明されるというもの
Protophobic X Bosonの崩壊時に発生する電子陽電子対によるものと思われる電磁的エネルギーは17Mev
Protophobic X Bosonの質量が電子の34倍というのは電子1個が0.511Mevで、検出されたエネルギーバウンドが17Mevだからですよね
π中間子は130Mevなので、17Mevのエネルギーバウンドがπ中間子である可能性はどうなんでしょうか



ちなみに、ウィークボソンのようなベクトルゲージ粒子が質量を持ったり、質量をもつがゆえの相互作用の繰り込みの問題を回避できることは電弱統一理論によって説明される
端的に言うと、質量0のゲージボソンがヒッグス機構で質量を獲得するので、質量0のゲージボソンとしての相互作用には繰り込みの心配はいらないといった理屈かと思われます
ヒッグス機構は、質量を持つ媒介粒子の相互作用に対する繰り込み回避策として人工的に考案されたものであり、本来現実のことではないものですが、驚いたことに電弱統一理論から予見されたZボソンが現実に観測されたとのことです
わたしは見たことないんですけどねw

(Wikiより)
シュウィンガーは弱い相互作用と電磁相互作用の共通性から両者には関係があると考え、Wボソンと光子を合わせて SU(2) の三重項(随伴表現)とする模型を考えた。この模型には、光子は質量をもたないがWボソンが質量をもつ理由や、Wボソンが質量をもつ故に相互作用のくりこみが不可能であるなどの困難があった。

グラショウは対称性を SU(2)×U(1) に拡張する必要性に気付いた。ワインバーグとサラムはヒッグス機構により対称性が自発的に破れて質量を与える理論を考えた。この理論によりZボソンの存在と、Zボソンが関わる中性カレントというそれまでに無かった相互作用が予言された。 この予言によりグラショウ、サラム、およびワインバーグは1979年にノーベル物理学賞を受賞した。

WボソンとZボソンは1983年にCERNのスーパー陽子シンクロトロン(SPS)によって発見された。

ウィークボソンの質量程度のエネルギースケール(100GeV程度)は通常ウィークスケールと呼ばれる。 WボソンとZボソンの質量はCERNの大型電子反電子衝突型加速器(Large Electron–Positron Collider, LEP)により精度良く測定されている。特に、ヒッグス機構によって破れた電弱対称性がウィークスケールにおいてどの程度の量子補正を受けられるかはLEPによる精密測定から厳しい制限がつけられており素粒子模型の構築の指針となっている。
ProtphobicXbosnの相互作用

フェルミ相互作用(Fermi interaction)
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A7%E3%83%AB%E3%83%9F%E7%9B%B8%E4%BA%92%E4%BD%9C%E7%94%A8#.E3.83.95.E3.82.A7.E3.83.AB.E3.83.9F.E7.B5.90.E5.90.88.E5.AE.9A.E6.95.B0

この図のWボソンをXボソンに
νe(反電子ニュートノ)を e⁺(陽電子)に

入れ替えたものだと思います
それだとβ崩壊(弱い相互作用)ですし、ニュースでは不安定なベリリウム核が崩壊とありますので、γ崩壊に近いんではないかなと思っています。
γ崩壊は強い相互作用です。
γが電子・陽電子に崩壊するのは電磁相互作用です。
なので、第5の力と言えるのかな?という疑問なんです。
仮にXボソンが存在したとしても、電磁相互作用や弱い力を伝達するメッセンジャー粒子が増えたというだけで、新しい相互作用ってわけではない気がするんですよね。
カリフォルニアチームの論文では、核に陽子をぶつけたときに検出された未知粒子(エネルギーバウンド)から、未知の崩壊現象を予想しているということですよね

自然界にみられる自発的なベータ崩壊の場合、崩壊によって生じた(反)ニュートリノは電荷を持たない
核に陽子をぶつけたときの核遷移の場合、Xボソンは電荷を持った電子陽電子対へ崩壊している

Xボソンの平均寿命や質量がウィークボソンに近いオーダーであるとすると、Xボソンの媒介する力(相互作用)の強さを表す結合定数は弱い力のフェルミ結合定数に近いものになるのかな
そうすると

この相互作用は弱い力の一種ということになるんですかね
>>[39]

ありがとうございます

>第5の力と言えるのかな?という疑問なんです

ですよねw
>>[39]

>γ崩壊は強い相互作用です

すみません、わたしは、このあたりよくわからなのです

ガンマ崩壊(ガンマほうかい、gamma decay)、γ崩壊は、励起された原子核がガンマ線を放出して崩壊する放射性崩壊。ガンマ崩壊は、アルファ崩壊やベータ崩壊と違い、核種が変わらない、つまり、原子番号や質量数が変わらない崩壊である。

ここでは、7Li→8Beという核遷移(nuclear transition)に伴う現象を考えていませんか

この核遷移とやらで

稀に生じるγ崩壊ではないγA’を想定し、Wボソンがそうであるように、A’では内部的にXボソンが瞬時に崩壊するといったもの
>この相互作用は弱い力の一種ということになるんですかね

    ↑
これはおかしいか

この相互作用は電弱相互作用の一種ということになるんですかね
でした
ProtophobicXbosoはSU(2)×U(1)のゲージ粒子(ボソン)ですから

グルーオンのようなSU(3)×SU(2)×U(1)の強い力のゲージ粒子ではないと思われます
プロカ形式のラグランジアン密度なんで、電磁力でしょう
質量が0ならそのまんまマックスウェル方程式なわけで
prot  phobic っていうところからして

グルーオンによるものではないがベータ崩壊のように核(proton)に作用する
このような作用が、photonによる電弱相互作用に基づいていると考えているのかもしれない


核遷移は、核の量子エネルギー状態の変化または核変換のこと、と定義されている
http://goldbook.iupac.org/N04241.html
ベータ崩壊は、中性子が陽子に変換される核種変換ですが
SU(2)×U(1)で説明されます

一般には、核変換というとSU(3)の色荷の相互作用ですよね
でもこういうのじゃなさそうです
γ崩壊っていうのは、崩壊とは言うものの、核の急激な熱輻射といったイメージです
だから、γ線エネルギーを出すだけで結果として核の種類や数はなにも変わらない
核遷移には、このように核の量子エネルギー状態が変わるだけの場合も含まれていますが

LiとBeとの変換があるような核遷移なら、γ崩壊では説明されないんじゃないでしょうか?

ベータ崩壊では中性子が陽子に変換されますが、Li・Be変換がベータ崩壊に類似した核内核子変換(同重体への変換)だとすれば、ProtophobicXbosoはWボソンと類似したものだ考えるのが自然かと思います

ただ、同重体への遷移だとしても、短い時間で起こっているとすると一般に知られるゆっくりとしたベータ崩壊とは違いますね
もちろん、ニュートリノを生成しない点でも違っているんですが
いや失礼しました、ベータ崩壊って短い時間で起こるんですね

アルゴンAr42からカリウムK42の半減期 32.9年
ネオジムNd132からプラセオジムPr132の半減期は 1.75分
Li・Be核遷移では、陽子ビーム入射によってLi核内に陽子が1個結合して質量数が1だけ増加する

  7Li⇔8Be

このときLi・Be核遷移の際内部で
ベータ崩壊(p→n)の逆方向(n→p)の反応はあり得ないのかなあ?
で、もちろん図中のWボソンはXボソンに
νe(反電子ニュートノ)はe⁺(陽電子)に
置き換えて考えます

あるいは
ニュートリノは発生しないのか、発生してても検出できてないのか、と考えたとき
Li・Be核遷移の際内部で
複数の陽子または中性子において2種類のベータ崩壊が同次に起こっていて、電子と陽電子とニュートリノと反ニュートリノが生成されている
異なるベータ崩壊でそれぞれ生成された電子と陽電子を検出していたいうことかもしれない
β崩壊は通常中性子過剰核で起こり原子番号が一つ上がります。
この不安定ベリリウム核は陽子が過剰なのでβ(-)は起こりそうにありません。
β(+)崩壊(陽子が陽電子を放出する、または陽子が電子を取り込む)もありますが、中性子より陽子のほうが質量が小さく安定なのであまりエネルギーが不安定になる方向では反応しません。
(太陽の中とか、ビッグバン当時とか、超新星爆発時とか、周りのエネルギーの方が高いので起こります)
陽子過剰だとα崩壊(ヘリウム原子核を放出する)が多いと思います。
この不安定ベリリウム核は陽子が4、中性子が4なのでちょうどアルファ粒子2つ分ですし。

で、β崩壊やα崩壊した後は核がエネルギーの高い状態になっていることが多いです。
これがγ崩壊するんですね。
γ崩壊は核内の核子が通常より高い軌道にあって低位の軌道に落ちる時にエネルギー差がγ線として放出されます。
この位置エネルギーは強い力起因です。
グルーオンがクォークの色荷を交換するような直接的な相互作用ではありませんが。
>β崩壊は通常中性子過剰核で起こり原子番号が一つ上がります。

なるほどお、勉強になりました、ありがとうございます


>この不安定ベリリウム核は陽子が過剰なのでβ(-)は起こりそうにありません。

これは、自然状態ではじゃないですか?
ここでは陽子を激しくぶつけてるわけで
>この位置エネルギーは強い力起因です。

ほお、そうですか、なるほどなあ
陽子と中性子からなる多体系(np系核モデル)における不安定核

不安定核
http://roko.eng.hokudai.ac.jp/studentadm/chiba_data/others/rpg/20160411_1.pdf


>この不安定ベリリウム核は陽子が過剰なのでβ(-)は起こりそうにありません

不安定なnp系核モデルの挙動は、すでにその状態にあるときに、自然な成り行きで安定化することを考えていませんかね

あるnp系核モデルに陽子を叩き込んだ場合、合体の際に、なんらかの素粒子生成崩壊反応を伴う可能性があると思います
この素粒子反応のあと、陽子を取り込んでより陽子過剰かつ不安定となったnp系核モデルは、さらにおっしゃるようにβ(-)ではなくベータ(+)優勢で素粒子反応が起こると思います


素粒子反応を伴ってわざわざより不安定な状態になる

ということは、陽子を無理からに叩き込むというようなことでもしない限り、自然にはあまり見られないはずです
陽子を無理からに叩き込んだとき、より不安定核に”合体”する理由は、核力すなわち素粒子反応とは次元の違う強い力に起因しているんだと思います

※このトピの実験データがこのようなメカニズムにどう対応しているのかはわかりませんけど
二重ベータ崩壊
http://heal1.phys.se.tmu.ac.jp/thesis/doc/2013-Mthesis-tajima.pdf
原子核内の中性子が弱い相互作用によって陽子へ崩壊した際に生じた 反電子ニュートリノが電子ニュートリノとして振る舞い、中性子と逆ベータ崩壊 反応を起こして吸収されてしまう、ということが考えられる。最終的に2つの陽子と電子 しか生じない。この過程は標準模型では崩壊の前後でレプトン数の保存則が成り 立っていないため禁止されている。しかし、質量をもつマヨラナ粒子であれば、このような過程が起こり得る

標準模型の想定外でしょうけれど・・・

ウィークボソン(WやZボソンは質量約100Mev)から類推できるようなProtophobicXボソン(質量17Mev)を想定した崩壊過程において、既知のタイプのニュートリノを発生できるほどエネルギーがあるかあるいはこの崩壊過程特有の新種ニュートリノが生成されるとすれば、結果的に陽子と電子 しか生じないような二重崩壊が考えられなくもないかなと思います

この観点は新しい力とか相互作用なんて関係ないように思いますが
記事の見出しってのは、重力が存在しないとか、神の粒子とか、ツカミを狙ってる(あるいは記者が誤解している)ことが多々ありますからねw

Evidence for a Protophobic Fifth Force from 8Be Nuclear Transitions
http://arxiv.org/pdf/1604.07411v1.pdf
The four known forces of nature, the electromagnetic, weak, strong, and gravitational interactions, are mediated by the photon,

   the W and Z bosons,

the gluon, and the graviton, respectively. The possibility of a fifth force, similarly mediated by an as-yet-unknown gauge boson, has been discussed [1] since shortly after the introduction of Yang-Mills gauge theories, and has a rich, if checkered, history [2]. If such a force exists, it must either

  be weak, or short-ranged, or both

to be consistent with the wealth of experimental data.
      ・
      ・
      ・
we advance the new particle interpretation, carefully considering the putative signal and the many competing constraints on its properties, and present a viable proposal for the new boson and the fifth force it induces.


※記事では、陽子を特定の角度でぶつけたら、みたいなことが書かれてますけど
このカルフォルニアチームの論文の中で角度については opening angle Θ ってのはあります
Li(Be)試料の参考文献は見てません
ふと思ったのですが・・・

宇宙には無電荷な中性ダークマターが思いのほかたくさんあるだろうと考えられるわけですけど、ニュートリノが今知られているような数種類しかないのではなく、電弱相互作用でのたくさんの崩壊過程の中から多様なニュートリノが生成されているのかもしれません

それらの蓄積によって宇宙のダークマターが形成されている
強い力と重力は、電弱相互作用を中心に、実数と逆数のような関係にあるのではないか
重力は極めて弱くクオークは極めて強く結合している

電弱相互作用と重力が次元の違う相互作用であるように、電弱相互作用と強い力も次元の違う相互作用です

量子電磁力学は完成された理論ですが、これをそのまま次元の違う強い力や重力に拡張することは難しことです
強い力や重力を個別に追求し、3つの理論の中にある本質から、3つを統一的に論じることができるようにも将来はなろうかと思います
これがわたしの思うところの量子重力理論です

異次元理論間の数学的等価関係として、ホログラフィック理論が考えらていますけど、これは現時点では対処療法のようなもので、等価関係がみられるとしてもそれでは本質を解明したことにはならないと思います
ただ、なぜ等価関係が成立するのかということを追及することは、一般相対論、量子電磁力学、量子色力学の3つの独立した理論に共通する本質的な何かを追及することに相当するので、非常に興味深いわけです
下図では重力は書かれてないですけど、電弱相互作用領域(electromagnetic+weak)の下に強い力とは逆数のような関係性をもって書き記されるかと思います
http://ppwww.phys.sci.kobe-u.ac.jp/~yamazaki/lectures/07/modernphys-yamazaki07.pdf
犬男さんがご指摘のα崩壊は、わたし気が付きませんでしたが
8ベリリウムは不安定でα粒子に分裂する、たしかにそのようですね

このベリリウムと7Liに陽子を打ち込んでできた不安定核が質量に違いがあるようですが・・・

具体的物性となると、わたしなどにはもうまったくわかりません
机上の空論が専門なんでw

ただ、いろいろ勉強になりました、ありがとうございます


https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%88%E3%83%AA%E3%83%97%E3%83%AB%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%83%95%E3%82%A1%E5%8F%8D%E5%BF%9C
トリプルアルファ反応が実現するためには炭素12原子核がヘリウム4やベリリウム8とほぼ同じエネルギーの共鳴準位を持っていることが不可欠だが、1952年より前には炭素原子核にこのようなエネルギー準位が存在することは知られていなかった。そのため、当時考えられていた元素合成のモデルでは炭素以降の重元素を作ることができず、宇宙に見られる重元素の由来を説明できなかった。これに対して宇宙物理学者のフレッド・ホイルは、「炭素12が現実の宇宙に豊富に存在し、それゆえに我々のような生命も存在できているという事実こそが逆に、トリプルアルファ反応が実際に起こるために必要な共鳴準位が炭素12に存在することの証拠である」という説を最初に唱えた。彼のこのような考え方は現在では人間原理と呼ばれる。ホイルはこの考えを原子核物理学者のウィリアム・ファウラーに示唆した。ファウラーは、確かにそれまでの研究では炭素12にそのような共鳴準位が存在する可能性が見逃されていたことを認めた。ファウラーらの研究グループはこの問題に取り組み、実際に炭素12に7.65MeVに近い共鳴準位が存在することを発見した。ファウラーはこれをきっかけにして、炭素からウランまでの全ての元素が恒星内部で合成されうることを示した歴史的論文(B2FH論文)を発表し、この功績によって1983年のノーベル物理学賞を受賞した。
ダークフォトンですが・・・

超対称性を持たせ大統一理論で、放射性生成(Radiative Production)という未知の反応を考察し検証しようとしているようです
http://arxiv.org/abs/1210.6477

電子陽電子の対消滅における放射性生成(粒子数が保存されないマヨナラ性の物理現象)

e⁺ + e⁻ → ⁺x + ⁻x + γ

この ⁺x や ⁻x は、ヒッグス機構でスカラー質量を獲得する粒子であり、光子対γγ(ゲージボソン)に対する超対称性ペアのスカラーフェルミオンです
Xスカラーフェルミオンが対生成される以外に、ニュートリノやニュートラリーノの対生成も考えられるとのこと

e⁺ + e⁻ → ⁺ν + ⁻ν + γ

ニュートリノやニュートラリーノが質量を持つなら、それはヒッグス機構でスカラー質量を獲得するはず
ゲージボソンのニュートリノが放射性生成される場合は超対称性ペアの対生成ではない


※ProtophobicXbosonは、陽子コライダーで放射性生成を考えたとき、スカラーフェルミオンでなくベクトルゲージボソンの介在を考えてるのかと思います

非常に安定な7LIを8Beに核遷移させたということなら、陽子が中性子に変わっているわけで

8Beがα崩壊するなら反応後に7LIの質量が減少しα崩壊が起こったかどうかはわかるはずです

7Liに陽子をぶつけたとき、8Beに励起(p→n)し7Li(n→p)に戻る反応が起こってるなら、8Beの半減期はかなり短いので、(p→n)と(n→p)を見分けるのは難しいでしょう

ただ、陽子コライダーで7LIを標的にしたときのγ線のスペクトル変化を見てると、17Mevに輝線があるようなんで、これなに?と考えているとしたら、


    一瞬、8Beになった、のがどうやってわかるんだろう?


という疑問がありますw
17Mev輝線の原因は、実験設備や試料の個性にも依存する非常にデリケートなものなんで、複数の施設で検証されデータが信頼できるものでないといけない
地上環境において
陽子は単体だと極めて安定
対して中性子は15分くらいでβ崩壊する
ところが、陽子が中性子と複合体(原子核)を形成した場合、核内部では陽子はぜんぜん安定ではない

p → n + ?

このような陽子中性子変換のモードが存在している
このとき、中性子β崩壊同様に、反応前後におけるスピンの保存が問題となる
フェルミオンのスピンは1/2なので単純にフェルミオン1個右辺に付け足しても左辺と右辺のスピンは保存されない

p → n + ν + e
p → n + e⁻ + e⁺ + γ

これなら両辺とも半奇数(0または奇数+1/2)でスピン量子数は保存されている
ただし、行列スピン代数によるディラック方程式に基づくゲージ理論ではマヨナラ粒子反応は受け入れ難い
http://wwwkm.phys.sci.osaka-u.ac.jp/info/syoukai/Majorana_and_lnv.htm
※光子場に立体スピンを導入し電子を光量子の複合体とみる超電導ゼロス理論ではゲージボソンは質量のある状態とない状態やを自由に時間発展で行き来しスピン数が有理数的に変化する自由度を持つので、この種のスピン量子数保存やC,P,T対称性の破れといったことを気にすることなく(対称性や保存則を破ることなく)、任意のスピンや粒子数のフェルミオンとボソンの生成崩壊反応が計算可能になります


陽子と中性子の間に働く力は、核力と呼ばれる
核力を媒介する粒子はわが日本国の湯川博士によるπ中間子である
ただし、陽子中性子変換を媒介する粒子はウィークボソンだと考えられている

ウィークボソンはフェルミオンでもないのに質量を持つ
標準模型においては、本来質量0であるべきボソンが質量を獲得するメカニズムとして、人間が必要になったときに、その都度適切なスカラー場を現実の自然界に導入して質量を創発してよいとされているw
フェルミオンの質量は、天から与えられた名前のようにただただ観測から得られる比例定数(物性値)として理解するにとどまっている
対生成消滅以外の非対称的な質量生成反応がある以上、素粒子反応でも質量生成のメカニズムが問題となるわけである


陽子や中性子は複数種類のクオークの結合したSU(3)群の一つの状態だと考えられる
クオークの結合は強力で現在のコライダーのエネルギーレベルではクオークの分離はできない
つまり、このクオーク間力の素性は、現在可能な加速実験では不完全にしか知ることができない
宇宙観測では、超新星爆発のようにマクロでもエネルギ密度の高い現象があり、そこで発生するγ線が観測できるので、その観測結果は極めて興味深いものとなる
Observation of Anomalous Internal Pair Creation in 8Be:
A Possible Signature of a Light, Neutral Boson
https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.116.042501
トリプルアルファ反応で酸素ができている
ということはα崩壊は起こっているってことでしょうね

試料のγ崩壊が出すγ線は想定内じゃないってことでしょうか?

16Oの左の山は縦軸のメモリのx20で、図中のx5というのは、7Li8Be試料の出すγ線の山はさらに5倍に拡大されているという意味だと思われます
8Be 14.6Mev の山は既知のα崩壊やβ崩壊、γ崩壊から予想され不思議ではないが
17.6Mevの山はなに?ということなんでしょ

それγ崩壊だよ、で説明されるとか、それはさすがにねえ
いや、わたしには、さっぱりわかりませんけれどw
ベリリウムのα崩壊のように原子核が分裂する、というものでないような場合、つまりポテンシャルエネルギーのγ線放射による解放があるだけ、こういうケースはγ崩壊ではなく、γ遷移と呼ぶみたいですね
わかりませんが、ポテンシャルエネルギーとしてのγ線放射では、連続的なスペクトルになるのではないですかね
特定の輝線が現れるのは素粒子反応の可能性が高いと思われます

γ遷移では量子的な輝線になるかどうかは、知りません


【γ線の内部転換】(internal conversion)
原子核から放射されたγ線が、その原子核に束縛された電子を励起し、その電子の軌道遷移において間接的に電磁波が放射される

この間接的な電磁波は非連続的なスペクトルを示すことになるでしょうね
でも計算でその波長は予想されるはす

17.6Mevがこれにあたるのか?
いや、違う

γ線の内部転換はそうじゃない

原子核から放射されたγ線が、その原子核に束縛された電子を励起して核外にたたき出すんだな
Internal Pair Creation(IPC)ってこれはいったい、どういうものなんだ?
原子核から放射されたγ線が、電子陽電子の対生成臨界エネルギーを超えているとき、核周辺で対生成を起こし、核外に電子・陽電子ペアを放出する

γ線が、核内で電子・陽電子ペアに変換されて出てくる
このとき、電子・陽電子の対生成臨界エネルギーはすでにコメントしたように複数あるので、これらの優先度や発生確率が問題になるだろうな
Search for light gauge bosons of the dark sector at MAMI
http://arxiv.org/pdf/1101.4091.pdf


日本では東北大学が

2016.03.22 10Be(ラムダハイパー核)の精密分光に成功したことを発表
http://lambda.phys.tohoku.ac.jp/brain/
物質(SMフェルミオン)とダークマターの相互作用つまり、重力の一種を
電磁力を媒介する光子に喩えて、ダークフォトンの相互作用だと考えることができる

フォトン、グルーオン、ダークフォトン、グラビトン


現在、ダークフォトンの記述は
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%A7%E7%B5%B1%E4%B8%80%E7%90%86%E8%AB%96

ゲージ場の量子論(量子電磁力学)に
スカラー場が人為的に与えられた標準模型
を任意に拡張した仮説

標準模型SU(3)×SU(2)×U(1)をリー代数的に一般化したSU(5)理論やさらに対称性が付加されたSU(10)理論

弦理論に人為的に超対称性が与えられた超弦理論

で試みられている

※XボソンはSU(5)理論の中でのU(1)粒子のこと
https://ja.wikipedia.org/wiki/X%E3%83%9C%E3%82%BD%E3%83%B3%E3%81%A8Y%E3%83%9C%E3%82%BD%E3%83%B3


Search for light gauge bosons of the dark sector at MAMIにおいてthe dark sector というのは、ダークフォトンが実験で検出される領域のこと
この領域はどこかわからない、いままで、ダークフォトンの証拠は見つかっていないので、領域の探索範囲を拡げたいが、それは実験施設の粒子加速エネルギーの限界によって制約がある
基本的にいままでは見つかっていないが、過去のデータの中にも、疑わしいデータを見い出すことができると思われる

α崩壊やβ崩壊に伴うγ線の放射は、まったくγ線の放射を伴いケースも知られており、解析は難しいことだろうと想像します

そもそもγ線やγ崩壊という認識がまだまだぜんぜん不完全なものだろう(わたしだけがというわけじゃなくw、人類の認識がですよ)と思いますね

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mixiユーザー
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