ヒッグス粒子を加速器で生成させたことが参考となり、次のことを思いつきました。アップクォークとダウンクォークを、加速器で衝突させたら、陽子を生成することができるのでしょうか?

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  • 登録:2013/01/23 21:37:14
  • 終了:2013/01/25 14:40:50

ベストアンサー

id:matryosika No.2

matryosika回答回数36ベストアンサー獲得回数142013/01/24 23:39:56

宇宙創成時における陽子の生成では「衝突によってできた」というのはあまり適切ではないと思います。

宇宙が超高温・超高密度だったとき、クォーク・グルーオンプラズマ(QGP)が存在していて、そこから陽子をはじめとするハドロンなどが形成されたと考えられています。
QGPはハドロンの構成粒子であるクォークとその糊付け役を担うグルーオンが自由度を持って混合している状態です。
高温・高圧条件下でハドロンより作ることができると考えられていて、ハドロン同士が重なり合うことによって隣のハドロンのクォークとも相互作用できる状態になっています。この状態では単体としてのハドロンの境界は意味を成さなくなり、クォーク・グルーオンがある程度の相互作用を持ちつつ混合することになります。つまり、QGPを構成する粒子は完全な自由粒子というわけではなく、QGP自体は気体というよりも粘性の無い「完全液体」のような物性を示すと考えられています。

さて、QGPからハドロンが作られるときのことを考えてみると、クォークが圧力・温度低下によって特定のクォークとしか相互作用できなくなり、結合を起こします。この結合した状態をハドロンと呼んでいて、陽子や中性子もその一種です。イメージとしては「衝突」ではなく「凍る」とか「結晶化する」みたいな相転移のイメージがあっていると思います。

ちなみにクォーク単体を取り出すのはできないと思います。クォークの閉じ込め効果によるとハドロンからクォークを引き離そうとすると、そのエネルギーにより、結合が切れた途端にその結合の端にクォーク・反クォーク対が生成してしまうからです。最初から単独のクォークが存在していて孤立していれば大丈夫かもなんて思ったこともあります(強い相互作用の伝播距離が小さいため)が、この状態が安定なのか不安定なのかに関わらず、宇宙がQGPの塊だったことを考えると、すべてのクォークが冷え固まってハドロンになっていると考えるべきですね。

id:miyagkei

 詳細な御回答ありがとうございました。まるで宇宙が生き物のようでおもしろく学ばせてもらいました。最初のスタート(ビッグバン)で物質が生ずる仕組みができあがっていたとは、まるで卵や種子にその後が仕組まれているかのようです。もしや、ビッグバン時に卵や種子の仕組みまで組み込まれていたかも。

2013/01/25 14:40:08

その他の回答(1件)

id:takejin No.1

たけじん回答回数1464ベストアンサー獲得回数1892013/01/24 00:03:46

クォークを独立して加速できるのかってとこね。

id:miyagkei

陽子さえ存在すれば、物質がありえます。物質の質量はヒッグス場が与えます。そもそも、陽子は、アップクォーク2個とダウンクォーク1個の計3個が、同時三重衝突で生じうるのでしょうか。ビッグバンや超新星爆発時に、その同時三重衝突の確率は高まるのではないでしょうか。

id:matryosika No.2

matryosika回答回数36ベストアンサー獲得回数142013/01/24 23:39:56ここでベストアンサー

宇宙創成時における陽子の生成では「衝突によってできた」というのはあまり適切ではないと思います。

宇宙が超高温・超高密度だったとき、クォーク・グルーオンプラズマ(QGP)が存在していて、そこから陽子をはじめとするハドロンなどが形成されたと考えられています。
QGPはハドロンの構成粒子であるクォークとその糊付け役を担うグルーオンが自由度を持って混合している状態です。
高温・高圧条件下でハドロンより作ることができると考えられていて、ハドロン同士が重なり合うことによって隣のハドロンのクォークとも相互作用できる状態になっています。この状態では単体としてのハドロンの境界は意味を成さなくなり、クォーク・グルーオンがある程度の相互作用を持ちつつ混合することになります。つまり、QGPを構成する粒子は完全な自由粒子というわけではなく、QGP自体は気体というよりも粘性の無い「完全液体」のような物性を示すと考えられています。

さて、QGPからハドロンが作られるときのことを考えてみると、クォークが圧力・温度低下によって特定のクォークとしか相互作用できなくなり、結合を起こします。この結合した状態をハドロンと呼んでいて、陽子や中性子もその一種です。イメージとしては「衝突」ではなく「凍る」とか「結晶化する」みたいな相転移のイメージがあっていると思います。

ちなみにクォーク単体を取り出すのはできないと思います。クォークの閉じ込め効果によるとハドロンからクォークを引き離そうとすると、そのエネルギーにより、結合が切れた途端にその結合の端にクォーク・反クォーク対が生成してしまうからです。最初から単独のクォークが存在していて孤立していれば大丈夫かもなんて思ったこともあります(強い相互作用の伝播距離が小さいため)が、この状態が安定なのか不安定なのかに関わらず、宇宙がQGPの塊だったことを考えると、すべてのクォークが冷え固まってハドロンになっていると考えるべきですね。

id:miyagkei

 詳細な御回答ありがとうございました。まるで宇宙が生き物のようでおもしろく学ばせてもらいました。最初のスタート(ビッグバン)で物質が生ずる仕組みができあがっていたとは、まるで卵や種子にその後が仕組まれているかのようです。もしや、ビッグバン時に卵や種子の仕組みまで組み込まれていたかも。

2013/01/25 14:40:08
  • id:taddy_frog
    uudの組み合わせは陽子になって、
    uddで中性子になるけど、

    uuuで、電荷がプラス2の強陽子(仮称)や、
    dddで、電荷がマイナス1の陰子(仮称)は
    性質の予想も見た事が無いです。
  • id:taddy_frog
    裸のクォークがあったら、
    強制的に、エネルギーを吸収して、
    反クォークを作ってペアになるんでしょうか。

    ぼく自身は、昨日クォークについて
    調べ始めたばかりです。
  • id:matryosika
    強い力は距離に対する増加関数で、ある距離以降になると一定値になります。つまり、離れるほど力が強くなるんです。つまり強い力で結ばれているもの同士を引き離そうとするとクォーク・反クォーク対生成が起こってしまうというのはここからきています。
    しかし、強い力は伝播距離が限られているので、さらに遠くなると力が働かなくなります。つまり、もとから強い力の働いていないクォークが十分に他のクォークと十分に離れていれば安定して存在できるはずです。
    そういう感じで自由クォークが存在すれば、そいつは安定に存在できるのでは?と思ったんです。(作られる作られないは別として)

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