基本相互作用

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基本相互作用(きほんそうごさよう、Fundamental interaction)は、物理学素粒子の間に相互にはたらく基本的な相互作用素粒子の相互作用自然界の四つの力相互作用とも。

概要[編集]

現代素粒子論は、量子揺らぎの効果があるとはいえ、基本的に素粒子の半径を無限小として扱う理論である。この理論では、例えば適当な粒子が二つ飛んできてこれらが衝突する可能性というのは粒子同士が引きあうことなしにはゼロである。 粒子が動力学的な衝突を起こすためには粒子同士の間に相互作用力が働いている必要があり、逆に言えば、この相互作用力こそが粒子の運動を支配しているとも言える。 馴染みの深い例としては、磁石同士の間で磁場が発生し、磁石が引きあう、という例が挙げられる。現代素粒子論では粒子の運動は場を記述する数学で正確に扱うことが出来る。すなわち、「場」と「粒子」は同一のものと見なされており、磁場(素粒子論では電場と統一されて電磁場)が存在するということはその場が記述する粒子が存在しているということになる。これが、後述する「ゲージ粒子」である。

四つの基本相互作用[編集]

名称 相対的な強さ 影響範囲(m) 力を伝達するゲージ粒子
強い相互作用 1040 10-15 グルーオン
電磁相互作用 1038 無限大 (強さは1/r2に比例) 光子(フォトン)
弱い相互作用 1015 10-18 ウィークボソン(W±,Z0)
重力相互作用 100 無限大 (強さは1/r2に比例) 重力子(グラビトン)

注意:gravitonをゲージ粒子と見なさない者もいる。

基本相互作用統一の試み[編集]

今日の場の理論においては、これらの相互作用はゲージ粒子の交換により発生すると考えられている。また素粒子の対称性の研究からこれらの相互作用は高エネルギー状態においては、その挙動に違いは無くなると考えられた。重力を除く三つの相互作用を統一して説明づける大統一理論が探求されており、宇宙論的な観測による検証が試みられている。また実証可能性すら未知数であるが、四つ全ての相互作用を統一する試みとして弦理論があり、盛んに研究されている。

関連項目[編集]