素粒子は結局なにから出来ているのか、について。。

質問

こんにちは！質問はタイトルそのままなのですが、物質を構成する素粒子を究極まで突き詰めると、
結局何から出来ているのでしょうか。
↓鉄をつくるのは鉄原子↓
↓鉄原子をつくるのは電子と原子核↓
↓原子核をつくるのは陽子と中性子↓
↓陽子や中性子をつくるのは・・・。↓
こんな具合です。。あまり詳しくないので間違っているかもしれませんが、上のような素粒子をつくるのは
クォークやボソン、中間子等があると聞いたこともあります。が、さらにそれはなにからできているのか。
ネットで調べると「エネルギー体である」とかいてありました。ですがエネルギーは元々存在しないもので、
もちろん質量も無いはずなのですが、質量０がいくら集まっても質量ある素粒子にはなり得ないと思うのです。
このような素粒子を究極に突き詰めるとなにから出来ているのか、
どなたかご教授いただけたらと思っています。よろしくお願いします。
最後に、長文失礼しました。

回答No.5

sanori · ベストアンサー

＃２さんのおっしゃるとおりで、
「素粒子は何で出来ているか？」
というのは、いわば

「１の約数は何ですか？」
→　答え＝１
「素数Ａと素数Ｂの最大公約数は何ですか？」
→　答え＝１
というのと同じことです。
（「１」が素粒子に相当します。）

つまり、それ以上何で出来ているかを議論できないのが素粒子です。

しかしながら、かつて素粒子と思われていた陽子や中性子でさえ、それぞれ３つのクオークで出来ていることが分かり、今では「素粒子」と呼ぶ人は少なくなってきました。
素電化も、電子の電荷（の絶対値）である、１．６Ｅ－１９クーロンだと思われていましたが、現在では、その下に「３」という分母がつく粒子の存在が明らかになっています。

また、
この世には、
・重力
・電磁気力
・弱い相互作用（核力その１）
・強い相互作用（核力その２）
という、たった４つだけの力（物理法則）があることが知られていますが、これらの「力」というのは、実は、素粒子そのものです。
（重力は重力子＝グラビトン、電磁気力は光子＝フォトン）

たとえば、電気のプラスとマイナスが引き合い、同じもの同士は反発するという物理法則は、電子などの粒子の間で光子がキャッチボールされていることによって起こっています。

ところが、
これらの４つの力（素粒子）というのは、ビッグバンの直後に１つが４つに枝分かれして出来たものです。
この、枝分かれのことを、世の中の物理法則が、固体→液体→気体という状態変化のごとく変身（誕生）したことにたとえて「真空の相転移」と呼びます。
（下記に私が回答しています）
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=2105565

つまり、
この世の中には、力をつかさどる素粒子は元々１種類しかなかったのに、４つに「分家」したのです。
有力な説によると、力の「定員」は４席で、４つの席が埋まった後には５つめは誕生できないということなのではないか、ということらしいです。
ですから、
真空の相転移で、仮にもしも、別の種類の力がもしも誕生していたならば、宇宙の物理法則は全く違うものになっていたかもしれません。

「何で出来ているか」への答えは、私は「エネルギー」だと思います。
ご存知とは思いますが、アインシュタインの特殊相対性理論で、質量とエネルギーは同一人物であるがごとき式で表されることが示されています。

ホーキング先生の本か何かで読んだような気がしますが、
「エネルギー保存の法則」というのは、高校の物理で習いますが、それは、まやかしでもなく近似でもなく、現代物理学でも絶対的な法則であるようです。
そして、今現在、宇宙の中に質量のある物体が、現に、沢山存在しているのは、宇宙の誕生と引き換えに、どこかにエネルギーがマイナスになる場所が出来たとするのが、自然な考え方のようです。
「どこか」というのは、当然、我々が住んでいる宇宙ではないですから、人間が行き着くことはできないですし、観測さえもできません。

最後に
上述したリンク（過去回答）にも私が書いている通り、
観測された銀河のデータをもとに、宇宙の地図を描いていくと、どうも、宇宙は「泡だらけ」の構造になっているそうです。
泡の表面だけに銀河があり、泡の内部は空洞です。
この事実は、単純なビッグバン理論だけでは到底説明することが出来ず、「ダークマター」という未知の物体が関与していると考えられています。
（つまり、それが、元々、泡の内部に詰まっていたということです。）

その例からも分かるように、我々は我々自身の宇宙の法則・物質・粒子でさえ全て明らかに出来ているわけではありません。

また、
もしも、宇宙の誕生、すなわち「無からの誕生」が「対称」な誕生の仕方であったならば、粒子と反粒子（電子と陽電子など）が各々同数で誕生していたはずであり、もしもそうであれば、粒子と反粒子が出会えば、消滅してエネルギーに変わってしまうはずです。
（実際、電子と陽電子が出会うと、消滅して、光などのエネルギーになります。）
つまり、この世に我々が存在しているのは、宇宙の成分が「偏っている」からです。この理由も解明されていません。

よって、
今後の物理学の発展の結果によっては、もしかしたら、現在「素粒子」と呼ばれている粒子でさえ、そのうち素粒子と呼べなくなってしまうのかもしれません。

回答No.4

ymmasayan

研究途上ですが次のようなことが参考になるでしょう。

１．真空から宇宙が生まれた
２．ビッグバンが宇宙の始まり
３．エネルギーを「ひも」だと考えると素粒子や色んな力が説明できると言う「超ひも理論」

宇宙も人間も無から生まれた
http://www2.athome.co.jp/academy/space/spc03.html
ビッグバン
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%93%E3%83%83%E3%82%B0%E3%83%90%E3%83%B3
超ひも理論
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B6%85%E5%BC%A6%E7%90%86%E8%AB%96

回答No.3

sekisei

＞ですがエネルギーは・・質量ある素粒子にはなり得ないと思うのです。
この点についてですが、実は陽子は3個のクォークでできていますが、その質量はクォーク3個分とはかけ離れています。（クォーク3個の質量は陽子の2～3％程度）
その残りはクォークの運動エネルギーなどによるものだそうです。
http://www.kek.jp/newskek/2006/marapr/supercomputer.html

また、現在素粒子論の基礎となっている理論では素粒子は基本的には質量が０とされています。
http://www.kek.jp/kids/class/particle/higgs.html
（ページ中ごろの”素粒子の質量”の箇所）

直接の回答ではなくてすいません。

回答No.2

Scull

「素粒子」という言葉自体が「これ以上分割できない最小単位」を呼ぶ呼び名です。ですから「素粒子は何からできているか?」という問いは、それ自体が矛盾しているといえます。
クォークやボソン・フェルミオンが何からできているかは「現在研究中」です。
エネルギーが「元々存在しない」というのは間違っています。エネルギーが存在しないと、我々は生きていけません。
エネルギーには質量がないとはいえますが、エネルギーと質量は変換可能です。e=mc^2
ただ、「質量の根元は何か」という事について、学者が研究中です。

回答No.1

pocopeco

それって、今の研究では、「これが正しい」みたいな決まった理論はない気がします。

私も素粒子なんて少しかじっただけですが。