ひもはどうやって見つかったの、重力子、ダークマターとはetc

質問

クオークも電子もひもの振動だ！！
とか言われてもわかりません。

それに重力子ってなんでしょうか。
重力も粒子でそれもひもの振動で発生とか書いてありました。

ダークマターは非バリオンで可能性としてアクシオンって、アクシオンってどんな物質なんでしょうか。

超対性粒子って反物質とイコールでいいのでしょうか。

これらを素人でもわかるように説明してくださる方いますか。

回答No.5

stomachman · ベストアンサー

ひもの話です。

弦理論はもともと核子の構造を解析するために出てきた物で、その数学的仕掛けを素粒子全般に拡大して適用できるようにした（従ってエネルギーレベルが全然違う）理論が超弦理論です。弦理論とは別物ですからご注意。

　なんでひもの概念が必要なのか。
　昔の考え方では、電子を点だと考えます。ところが電子の周りがどうなっているか計算しようとすると、困ったことが起こる。電子に近づけば幾らでもクーロン力が大きくなります。そしてこの強いクーロン力のせいで、周囲の真空から電子・陽電子対が発生してしまう。それがまた電子を発生させ...と無限に続いて、まともに計算すると、電子（とその周りに発生する粒子の系の合計）は無限に重くなってしまう。
　これが量子論の困った問題だったんです。それで、湯川秀樹先生は「素領域」ということを考えた。つまり、空間は物理的には幾らでも細かく分けられる訳ではなく、相互作用は点じゃなくてある大きさをもつ「素領域」で生じるんじゃないか。だから「いくらでも近づく」ということはないんじゃないか。残念ながらこの理論は成功しませんでした。
　結局、朝永振一郎先生とファインマンその他が、繰り込みという計算法を開発して、「無限大」を旨く処理できるようになった。答が出るからまあいいか、なんですけど、でもやっぱり、まじめに計算しようとすると無限大になることには違いがない。

　ところが、です。超弦理論では素粒子は点ではない。小さいワッカかシャボン玉みたいな、広がりをもった存在である。このため、「いくらでも近い場所」ということを心配しなくてよくなった。二つのシャボン玉がくっついたり、ちぎれたりして相互作用が起こるので、無限大が出てこなくなったわけです。

　この理論は、様々な素粒子を系統的に予言でき、実験して決めなくてはならないパラメータが少ない（あとは理論から割り出せる）という性質があり、なかなかすじがいいんじゃないか、と研究されている。
　弦が実在なのか、あるいは単に数学上のモデルに過ぎないのか、につてはまだ分かりません。
　そういう状況だと認識してます。

　マクロな実体として体験・観測できる宇宙（時空）は３次元＋時間の４次元です。（５次元だという人は、その５本目の軸の方向を指さして見せてよ。）しかし、弦が実在だと考える立場（これが主流）でいえば、弦が動き回る自由度としてあと６ないし８次元が必要である。そこで、「宇宙は１１次元だけど、そのうちの７つの次元は小さい球に縮退している。その球のサイズこそ弦の長さ」と考えられてます。
　多次元空間の考え方は別に珍しくもなんともない。３次元空間の１点ごとに電位が対応している（電場）という時に、これを４次元空間として表現することはごく普通に行われますし、空間の各点が磁場も持つ、重力場も持つ、ということなら次元はどんどん増える。ここで、もし「重力場が幾らであるかは、電場とは何の関係もない」というのなら、多次元空間を実体と見なすか、計算上の表現に過ぎないとみなすか、は単にものの言い方の違いに過ぎない。
　ところが、超限理論では、ある次元の量が他の次元に移ってくることができる。つまり回転です。（x-y座標で図形を回せば、x成分がy成分に、y成分がx成分に移る。そういうことを回転と言う訳です。）
　従って、余分に見える次元もやはり実在すると考える方がすっきりする。従って、もし弦が実在なら、時空の次元も４次元＋小さく丸まった次元（６～８、あるいはもっと？）と言うことになります。

お礼

ありがとうございました。
クーロン力、素領域、繰り込み…謎が謎を呼ぶ。
（次元の解釈はなんとか分かったような…）