現代物理学における素粒子のスピン解明の現状とは？
- 現代物理学においては、素粒子のスピンについては未だ完全に解明されていない状況です。
- スピンに関しては、一部の説明では電荷が素粒子の表面に分布し、素粒子が回転していることから磁場が発生するとされていますが、別の説明では電子の回転速度が光速を超えるために回転していないとされています。
- また、素粒子の位置や大きさが確定的にはわからないため、スピンが回転とはみなされていないという意見もあります。
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素粒子のスピンは現在の物理学で解明されていますか？
量子力学を独学で勉強しています。スピンについて書籍やインターネットで調べました。多くの説明で、電荷を持った素粒子の中では、同じ電荷（マイナスとマイナス、プラスとプラス）は互いに離れようとするので電荷は素粒子の表面に分布し、その素粒子が回転しているので磁場が発生していると書かれています。一方で、電子の持つ電荷が電子の表面に分布して電子が回転し、原子の同じオービタルにあるもうひとつの電子と組み合わさって磁場が打ち消しあうように、互いに逆向きに回転するためには、電子の回転する角速度は極めて速く、回転軸から電荷までの距離を考慮すると電荷が分布している位置の速度は光速を超えてしまい、アインシュタインの特殊相対性理論と整合しないので、回転しているとは考えられないという説明もあります。 どちらの説明が正しいか、すでにわかっているのでしょうか？ 私は素粒子の位置が確率的にしかわからないのだから、素粒子の大きさを知ることは不可能で、電荷の回転半径は分からず、スピンが素粒子の回転だとは思えません。大きさがわからない素粒子で電荷が表面に分布していると考えることにも無理があるように思えます。電荷が表面に分布しているというのは、粉をまぶしたように分布しているのでしょうか？それともひとつの玉のように固まっているのでしょうか？ひとつの玉だけれど確率的に存在するので、粉のように分布しているようにしか見えないのでしょうか？ スピンについて考えれば考えるほどわからなくなります。 現在の物理学でスピンの正体が解明されているのかいないのか、解明されているのならどのようなものなのか教えてください。 どうぞ宜しくお願い致します。
- sonic67（@soni6667）
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- 物理学
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質問者が選んだベストアンサー
素粒子とはそれ以上の内部構造を持たない、または内部構造を分析できないから素粒子と言う。 ただ知ることができるのは基本的な物理量として測定できるだけです。 スピンの解明と言われても、実際は物理的な測定で現れる基本的な要素としてスピンと名付けているだけです。 質量とは何か、電荷とは何か、時間とは何かと同様、現在の物理学でこれ以上説明のし様がありません。
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- BASKETMM
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横から一言。 kuro804さんの発言ですが、誤解があります。 放送大学はNHKと何の関係もありません。 東京大学、慶応大学と同様に独立の大学です。千葉市幕張に本部があります。 大学（教養課程）があり、大学院（修士課程、博士課程）もあります。
- kuro804
- ベストアンサー率29% (523/1762)
こんばんは 回答ではありませんが 放送大学というＮＨＫのチャンネルがＢＳであります。 この中に”量子”に関する物理学の課程があります。 有料かも知れませんがネットで観ることが出来るのではないでしょうか。 下記サイトは１部のみ無料で見られるようです。 https://vod.ouj.ac.jp/view/ouj/#/navi/vod?se=%E5%B2%B8%E6%A0%B9
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- 締切済み
- 物理学
お礼
ありがとうございました。やはりスピンは質量や電荷や色荷と同じで、素粒子が持っている基本的な物理量であって、素粒子の回転によって電荷から生じるものではないと、今の時点では考えておけばいいと納得できました。
補足
重力は質量から生まれ、強い相互作用が色荷から生まれ、弱い相互作用が弱荷から生まれるのに対し、電磁気力が電荷とスピンというふたつの物理量から生まれることは、まだ研究の余地があるように思います。元々は電気力と磁気力は別のものと考えられていましたが、アインシュタインの一般相対性理論により、観測者の運動によって見え方が違うだけだと分かりました。電磁気力を生み出す物理量がふたつあるように見えることも、量子力学と一般相対性理論を組み合わせることで、将来スピンと電荷は同じ物理量が観測者の運動により異なって見えているだけと説明されるのかもしれません。もちろんこれはあくまでも私の憶測です。