以前と同じく、キッズサイエンティストから勉強させてもらう。

しかしこのサイト名、けっこう傷つけられる。ガキにも分かるような易しい解説というのだろうが、私にはどうしてもついていけないところがある。

1.素粒子とは?

まず最初は素粒子論のおさらいになります。らっきょの皮むきのような話ですが、言葉を覚えなくてはならないので我慢してください。

原子は原子核と電子からなっています。
原子核を構成するのは陽子と中性子、それをくっつける中間子などから出来ています。これらをハドロンと呼びます。一方電子(およびその親類)の方はレプトンと呼ばれるようになりました。
さらに研究が進むとハドロンは6種類の素粒子の組み合わせで出来ていることがわかりました。これをクォークと呼びます。
この6種類のクォークとレプトンと呼ばれる電子の親類、6種類を合わせて素粒子(全12種類)と総称しています。


標準模型

2.ニュートリノとは?

素粒子のうち、レプトン族(電子の一族)には、電子、ミュ-粒子、タウ粒子があります。そしてそれに対応して電子ニュートリノ、ミュ-ニュートリノ、タウニュートリノという3種類のニュートリノがあります。

電子、ミュ-粒子、タウ粒子系とニュートリノ系の違いは電荷を持つか持たないかの違いです。

これは陽子に対する中性子(ニュートロン)の違いと似ているところがあります。

電荷を持たないということは、他の粒子との相互作用が弱いということです。だから他の粒子とあまり関係を持たずに、すっと通り抜けていってしまうのです。宇宙からやって来るニュ-トリノは地球をも貫いて行きます。

ニュートリノはこれまで質量ゼロとされてきましたが、質量を持つことが明らかになりました。しかしどのくらいの質量なのかはまだ分かっていません。

電子ニュートリノは放射性同位元素がベ-タ崩壊する場合に出現します。この時中性子が陽子と電子と電子ニュ-トリノに崩壊します。

原子炉からは大量のニュ-トリノが発生します。また水素などの核融合を行う太陽も、大量の電子ニュ-トリノが発生します。

ミュ-ニュ-トリノはパイ中間子が崩壊してミュー粒子になる時に発生します。

3.ニュートリノ振動

もしニュートリノに質量があると、3つのニュートリノ間で相互転換が許されることになります。このような、異なるニュ-トリノ間での相互移行を振動と呼んでいます。(…のだそうです)

そしてこれらのニュートリノが一定の割合で混じりあって、現実のニュートリノである電子ニュ-トリノ、ミュ-ニュ-トリノ、タウニュ-トリノが構成されます。

例えばあるニュートリノが質量の違う二種類のニュートリノから出来ているとします。このニュートリノは長時間飛行する間に、電子ニュ-トリノとミュ-ニュ-トリノ の間で転換が起こります。

ここの部分の説明は、わかりにくいというよりほとんど肝心のことが分からない。

4.ニュートリノに質量があるのはヒッグス粒子のため

いっぽう理論上は、ニュートリノは質量ゼロでなくてはなりません。

標準模型が原理として用いているゲージ場理論が成り立つためには、すべての素粒子の質量が厳密にゼロでなくてはならないからです。

実際、ビッグバン直後には、全ての素粒子が、何の抵抗を受けることもなく真空中を自由に運動できていたと考えられます。

しかし、ビッグバンから、10-13秒過ぎたころに、真空の相転移が起こり、真空がヒッグス粒子の場で満たされてしまいました。宇宙の冷却とともに真空はヒッグス粒子の海になってしまったのです。

クォークやレプトンはヒッグス場と反応し、あたかも水の中を泳ぐ魚のごとく、ヒッグス場によるブレーキを受けることになり質量のある粒子と同じふるまいをします。

光だけはヒッグス場とは反応しないので光速のままで飛び、質量はゼロのままです。(この文章は10年位前のもので、この頃はまだヒッグス粒子は証明されていなかった)