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中間子の交換で核力が説明される、という話ですが、どういうことでしょうか。ボールをキャッチボールしてもその二人は別にひきつけあってるとはみなせないように思うのですが。私がわかった時点で終了にします。物理のレベルは中学理科でとまってると思ってください。

●質問者: jouno
●カテゴリ:学習・教育 科学・統計資料
✍キーワード:キャッチボール ボール レベル 中学 中間子
○ 状態 :終了
└ 回答数 : 8/8件

▽最新の回答へ

1 ● batti55
●10ポイント

http://blog.goo.ne.jp/liberty7jp/d/20060613

◎質問者からの返答

この説明では、「素粒子間の力は、素粒子の間で粒子を交換することにより生ずることがわかっていました。その理論を「場の量子論」といいます。」は前提されています。しかし、ここを説明してほしいのです。


2 ● tenure
●50ポイント

http://www005.upp.so-net.ne.jp/yoshida_n/qa_pt01.htm

URLの中程にあるように、「電場」のようなものだと思えば良いのではないでしょうか。正確な喩えでないかもしれませんが、

次のように理解するのはどうでしょう。

1. +と-の間に, (+......-)のように引力が働く("...."で引力を表す)

2. キャッチボールする二人A, Bは+の電荷を持っている

3. ボールはーの電荷である

4. A+ ....-.....+Bとなり、AとBは引き合う。

◎質問者からの返答

なるほど。仮想粒子の場の形が変化することによって、空間が曲がるとその上に載っているものが動くように素粒子が動く、というような話なのでしょうか。そういう話だとわかるのですが、それを粒子であらわすと交換になるというのがいまひとつわかりません。相対性理論で重力は空間が曲がることなんだみたいな説明だと直感的にわかるのですが。

ご説明の比ゆだと、どこからかマイナスの粒子が二つの退け合う粒子の間にやってくるわけで、その二つの間で交換されてるわけじゃないですよね。また、引き合う力の存在そのものは前提されていて、力の説明にはなっていないような。つまり、それだと、粒子と粒子が引き合うことは説明できても、マイナスの粒子とプラスの粒子、つまり、たとえば中間子と素粒子が引き合う力の説明はされてないですよね。うーん。しかしURLの説明はかなり参考になりました。


3 ● niroron
●10ポイント

その「説明」は数式で証明されるものであって,日本語で説明がついたものではないのです.

科学理論の証明は二種類あって,数値的解析から仮説を生み出し,実験でうらづけるものと,その逆で,実験値から経験的な法則を生み出す方法があります.

この量子の問題は前者のものであるため,「いぜんからわかっていました」は,非常に高度な(?)数学知識を必要とした前提が必要になります.

下記のサイトででてくる微分積分などの方程式を解けることが前提でないと,「理解」「納得」は難しいかもしれません.

お役にたてない解答でもうしわけありませんが,ニュートン力学とちがって,量子力学になると,どうしても中学の物理から説明をつけることはできないと思ったので,筆をとらせていただきました.

http://www5b.biglobe.ne.jp/~sugi_m/page018.htm

◎質問者からの返答

なるほど。加速度と力は同じことなんだ、エレベータで落ちるとね、みたいな意味で、粒子交換と力の相互作用は説明できないということですね。それならそれでわかります。


4 ● maloninc
●0ポイント

jounoさんと同じ疑問を持つものです。(ポイントはいりません)

tenureさんのURLにあるように、厳密な物理的表現では

キャッチボールの比喩は不適切ということのようですね。

以前にもこの疑問をもって調べたのですが、やっぱり上記のようなことでした。

しかし、「A+ ....-.....+Bとなり、AとBは引き合う。」という表現は今まで目にしてきた表現の中で一番しっくり行くものでした。

◎質問者からの返答

素朴に聞くと、「粒子の交換イコール引き合うということなんだ」というふうに聞こえるんですよね。そうすると、交換する二つの粒子の間の力を交換される粒子の交換で説明するためには、交換される粒子(ボール)と交換する二つの粒子(人間)との間には「力」は前提していけないように思えます。無限後退に陥りそうなので。その辺なんですが、そもそも、前提になっている同一性の理解自体が違うのかもしれません。


5 ● pasosavi
●50ポイント

http://www1.odn.ne.jp/cimarosa_com/html/C_8.html

この方の説明が一番分かり易いような

原子核AとBは、2個の電子を共有するために結果的に2原子間には引力が働く。これを共有結合という。(中略)原子核の中には、複数の陽子・中性子がある(水素原子は例外、陽子のみ)。中性子が陽子に変わることはフェルミによって確かめられている。また、陽子も電子とニュートリノを吸収すると中性子に変わる。粒子が互いに姿を変え合うとき、そこに力が働くというのが量子論の導き出す結論である(すでに説明した共有結合と同じ理屈である)。つまり、粒子Aと粒子Bが別の何らかの粒子を出し、それをキャッチボールするときA?B間に力が働くのである。…陽子と陽子という電気的に反発する粒子を極々小さい原子核内に閉じこめておくには…大きな力が作用していなければならない。そこで、考えられたのが、核子がキャッチボールしている『なにか』があるだろうという事で、これは自然な考え方である。核子が強く結びつくためにキャッチボールする粒子は、電子やニュートリノのような軽いボールでは話にならない。計算の結果電子より200倍以上も重い粒子をキャッチボールしなければならない。…この提案をしたのが、”湯川秀樹”であり、キャッチボールの粒子を『中間子(メソン)』という。

つまりボールの交換自体が力を引き起こしているのではなく

ボールと主体(この場合は陽子ないしは中性子)が引き合っていて

そのボールを共有するようになると主体同士がくっつかざるを得ない

ということのようです。

◎質問者からの返答

なるほど。それだと、「力は近接作用である」という点だけが肝なのであって、力という事実そのものは、他の関係に還元できないわけですね。つまり、素粒子同士に働く力はボールと素粒子の間に働く力に還元できるが、ボールと素粒子の間に働く力は還元できない、という理解でいいのでしょうか。

よく考えると私の疑問は遠隔作用を近接作用に還元できるってどういうこと? ということのような気もしてきました。

力って、位置か速度の変化を結果するもののことですよね。基本に戻ると。

そうすると、中間子と素粒子の関係、力として描写せず、そこから力が構成されるより基本的な関係として考えると、信号みたいなものなのでしょうか。信号として考えると、近接作用によって遠隔作用が結果するというのはわかります。

素粒子Aが素粒子Bに手紙を送ると、指令どおりBが動く。それを横から見ていると、遠隔作用に見える。みたいな。

このURLもかなり参考になります。


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