「ニュートリノに質量があることが分かった」と話題になっていますが,そもそも光子の質量をゼロとしているのだから,それ以外はの粒子は「質量あり」と考える方が普通なのではないでしょうか.相対論により,光は特別な存在ですので,質量が無いということは十分納得いきますが,それ以外を質量無しとしてきた理論に少し違和感があります.

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  • 登録:2006/11/25 02:31:00
  • 終了:2006/12/01 22:34:05

回答(5件)

id:hoeizon No.1

hoeizon回答回数318ベストアンサー獲得回数202006/11/25 05:48:41

ポイント20pt

「光以外に質量が存在しない」という前提を立てるのは簡単ですが、それを証明するには光以外のすべての物質について質量があることを証明しなくてはいけません。


標準模型では、他の物質を質量なしとしても理論が成り立っていたために、前提が否定されなかったのだと思います。

今まで信じられていた理論の前提が実験的に覆されたということは重大なことだと思います。

http://q.hatena.ne.jp/answer

id:onepo

回答ありがとうございました.

2006/11/25 15:03:42
id:oshiete_1 No.2

oshiete_1回答回数194ベストアンサー獲得回数12006/11/25 10:38:11

ポイント20pt

あまり物理学は、得意ではないのですが、光だって質量有るんじゃないの?

ブラックホールに光が入ると、出れないのは質量あるからじゃないの?

。。。それとも空間を曲げてしまうから?

多分計算に出来ないぐらい小さいと言ったのを勘違いですか?

わたしは、光でも質量ありと思っています。

一部のニュートリノが、質量無限大に小さいのでしょう。

地球を平気で通り過ぎる。

表現力の貧弱で申し訳有りません。

http://q.hatena.ne.jp/answer

id:onepo

回答ありがとうございました.

2006/11/25 15:03:26
id:alter_ego No.3

alter_ego回答回数2ベストアンサー獲得回数02006/11/25 17:24:24

ポイント20pt

>光子の質量をゼロとしているのだから

質量の定義は光子とは直接的には無関係です。質量は自由度や作用関数あるいは力学の形式を特徴づけるひとつの"数字"であり、また質量が無い(或いは質量0と近似できる)システムが特別な状況というわけではありません。光子の質量は実験的には10^(-52)kg以下(当然質量が0である可能性も含む)であることが確認されています。光子の質量は公理論的或いは定義論的要請からゼロとされているのではなく、実験事実からゼロであることが支持されているだけです。(光子が極めて微小な質量を持っている可能性は否定できませんが、理論的なシンプルネスからそのような事態はあまりうれしい状況ではありませんし、仮に質量があったとしても極めて微かな影響しか与えないので実用上は0に近似して問題ないでしょう。)


>光子は特別な存在ですので

相対論の枠組みは"真空中の光速"という量を含んでいますが、"真空中の光速"と"光子自体"は相対論の理論上は無関係です。相対性理論はこの世界に光子が存在することを要求しませんし、光子が"真空中の光速"である必要もありません。一般に質量0の力学に従っていることが期待される粒子は、光子の他に重力子やグルーオンなど多岐に渡ります。"真空中の光速"を"重力子の速度"にしても何ら理論上の差異はありません(重力子は未発見だけど)。

光子は特別な素粒子ではなく、『スピン1、質量0、つまりは偏極自由度が2(質量があれば3であることが期待される)で電荷0のただのボース粒子』に過ぎません。電荷とよばれる量を持った素粒子と相互作用するゲージ粒子、質量が0であるシステムに対応した振る舞いをする、それだけです。


>補足

重力については我々の認識の範囲に置いては時空の幾何学に密接に結びついた"何か"であり、その作用は質量の有無とは関係ありません。重力はエネルギー自体に対して作用する力であり、質量0の粒子が影響を受けることはなんら問題ありません。

電磁気力や強い力・弱い力といった3つの相互作用の起源を局所ゲージ対称性で統一的に説明する現在の標準模型に於いては、光子やウィークボゾンなどのゲージ粒子に質量があるとゲージ対称性を破ってバグが発生するので、それに対処するため真空を改造したりスカラー粒子を導入したりといろいろ苦労させられます。正直、質量なんて要らない子です。



>ニュートリノの質量がゼロだと思われてきたことについて

ニュートリノの質量が素粒子標準モデルでゼロと仮定されてきた理由については、右巻きニュートリノが発見されていないことや、単純な運動学的な観測事実、あるいは宇宙論的な考察からニュートリノにそれなりの質量があると(宇宙はニュートリノに満たされていると考えられているので)その莫大な質量により潰れてしまうことなどから、ニュートリノの質量はゼロかあるいはあったとしても小さいものと思われてきました。

もちろん、以前からニュートリノの質量を0としない素粒子モデルはいくつも作られてきましたが、質量が"ある"ことを示す実験的材料がなかったため、素粒子モデルにおける標準的な枠組みに於いては含まれていませんでした。オッカムの何とやらというやつです。(微小な質量項を数式に加えても計算が複雑になるだけでお仕事してくれませんし)

ご存知の通り、カミオカンデの実験等によりニュートリノに質量があるらしいことが強く支持されており、今後の素粒子モデルに大きな刺激を与えることが期待されています。


http://q.hatena.ne.jp/answer

id:onepo

「あったとしても小さいもの」というのが,普通の考えで「ない」というのは,異端な考えだと思うのですが,昔(20年くらい前)はそうでもなかったのでしょうか.

ご回答ありがとうございました.

2006/11/25 18:19:57
id:miharaseihyou No.4

miharaseihyou回答回数4541ベストアンサー獲得回数5692006/11/25 23:43:48

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もし光に質量があったら、どうなるのか。例えばレーザー光線で抉れた痕を正確に測定すれば、光線の光子の数と速さは分かっているのだから光子の直径や形状も解析できるはず。とはいかないのが現実のようですね。ちなみにこの回答は野次馬根性で終了時の議論の行方を見たいためのものです。ポイントは付けないで下さい。

http://q.hatena.ne.jp/1164389456

id:onepo

ご意見ありがとうございます.

2006/11/26 10:06:05
id:KairuaAruika No.5

KairuaAruika回答回数6926ベストアンサー獲得回数972006/11/27 09:57:50

ポイント20pt

http://q.hatena.ne.jp/onepo/

アドレスはダミーです。

ニュートリノは,原子より小さな粒子です。

その進む速度は光速に近く,どんな物質とも,まず相互作用しません。

更に,電荷もありません。

このような幾つかの事象や特性から,質量をゼロとしている光のようなもの,とくくられてきたと思われます。

そうした背景の中,「ニュートリノに質量があることが分かった」と話題になったのではないでしょうか。

  • id:pascal7
    光子に質量がないと言うのは仮定でわかってない話だと思います。
    親切な宇宙論の話では「光子に質量がないと仮定すると」と言う前置きが付いていると思います。普通は細かい事を言っても仕方ないので省略されていて。その省略された説明をonepoさんが読んでいたのだと思います。

    例えば大学でE=MC^2と言うのは、相対性理論の式ではないと習いました。
    E=MC^2と言うのは相対性理論の特解(字は自身がないです)の一つです。
    (正式な式は変微分方程式で。私には理解できません)

    でも、一般的には相対論と言うと「E=MC^2」と省略されて話されます。
    同じく説明しても複雑になるだけだから「光子の質量はゼロ」と言われていると思います。

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