マーガレット

素粒子・基本粒子を生成できる高いエネルギー領域でおこる現象の分析や法則の研究を行う物理学の一分野。

物質がその化学的性質を保持しながら存在できる最小の単位である分子も、詳しく調べると奥深い構造をもっており、それは原子、原子核、素粒子、基本粒子という階層をなしていることがわかっている。

しかも、もっとも基本的な階層に属する素粒子や基本粒子の大部分は安定ではなく、相互作用により、絶えず相互転化、生成消滅を繰り返している。

これら素粒子・基本粒子を生成することのできるエネルギーを慣習的に高エネルギーと称する。

したがって、高エネルギー物理学は素粒子物理学とほぼ同義語であるが、どちらかといえば、実験的研究の方に力点がおかれている。

今日までの素粒子物理学の研究は次のことを明らかにしてきた。

素粒子の種類は多いが、それらは、光子、軽粒子、重粒子・中間子に分類できること。

重粒子と中間子とはまとめてハドロンとよばれるが、真の素粒子ではなく、クォークおよびグルーオンとよばれる基本粒子の複合系であること。

それに対して、電子やニュートリノなどの軽粒子はレプトンとよばれ、内部構造をもたない基本粒子と考えられること。

これら物質の究極構成子間には、強い相互作用、電磁相互作用、弱い相互作用、重力相互作用の4種類の相互作用が働いて、運動、反応、生成、崩壊、消滅などの現象を引き起こしていること。

それぞれの相互作用にはそれを媒介する特有の粒子が存在するが、4種類の相互作用は互いに無関係ではなくて、超高エネルギーの極限では統一されるであろうことなどである。

すでに、電磁相互作用と弱い相互作用とは電弱相互作用として統一され、ほとんどすべての現象を矛盾なく説明できるので、標準模型とよばれるようになった。

しかし、標準模型では質量がないとされるニュートリノにごく軽微だが質量がある可能性があることが実験的に確かめられるなど、標準模型も完全ではないことがわかり、それを超える理論が求められるようになっている。

update:2010年02月20日