陽子に新たな素粒子が含まれている可能性が浮上!教科書も書き直し必須か?
陽子に新たな素粒子が含まれている可能性が浮上!教科書も書き直し必須か? / Credit: MIT Center for Art, Science & Technology . ナゾロジー編
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2022.08.20 Saturday

陽子に新たな素粒子が含まれている可能性が浮上!教科書に書き直し必須か? (2/3)

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陽子に含まれるチャームクォークは陽子よりも重い

陽子に含まれるチャームクォークは陽子よりも重い
陽子に含まれるチャームクォークは陽子よりも重い / Credit:Canva

今回の研究では、陽子におけるチャームクォークの影響度も算出されています。

陽子にチャームクォークが存在する場合に、どれほどの影響度になるかは、単なる重量比率を超えた極めて重要な問題です。

というのも、チャームクォーク1個の重さは、陽子よりも重いからです。

陽子より重い素粒子が陽子に入っていると考えると、頭がこんがらかりそうになるかもしれません。

しかし量子力学において、粒子は確率的にしか存在できないという大原則があるため、この混乱は回避できます。

量子力学の領域にある粒子の多くは存在する場合と存在しない場合が重ね合わさっており、観測によってはじめて状態が確定するのが基本となっています。

つまりある時点で陽子の内部を調べた場合にはチャームクォークは存在しないものの、別の状況で調べた場合には、チャームクォークが存在しているという結果が得られるため、観測された素粒子の質量を真面目に加算して陽子の質量と比べることにあまり意味はないのです。

なにやら煙にまかれたような、屁理屈のような話に聞こえますが「確率的にしか物体が存在できない世界」では、日常生活レベルでの足し算や引き算が上手く機能ないことがよくあります。

一方で、陽子に内在するチャームクォークが一定確率で検出され続ける場合、陽子の内部には陽子に属するチャームクォークが「ある」と結論されます。

確率的にしか物体が存在できない世界では、一定確率で検出されることが存在の根拠となりえるからです。

(※検出される確率は同じ実験条件ならば一定の数値に収束します)

またチャームクォークが存在する場合の影響力を調べたところ、チャームクォークは陽子全体の運動量のうち約0.5%を占めていることが示されました。

研究者たちは陽子の基本構造を正しく理解することは、続く他の実験にも影響を与える可能性があると述べています。

たとえば、宇宙線が大気に衝突してニュートリノを生成する確率は、陽子に含まれるチャームクォークの存在に非常に敏感であると考えられます。

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