宇宙・地球
260329 素粒子である電子、クオークの構成要素はエネルギーの塊である光子
 
小林有吾 ( 30代 横浜 技術・人材 ) 12/01/08 PM08 【印刷用へ
 素粒子を追求する上で、中心的な役割を果たす「光子」「電子」「クオーク」。名前は全く異なりますが、追求していくと、共通点も多い。光子と電子、クオークの関係を整理しておきたいと思います。

□光子は粒子ではなく「素量子」
 光子という言葉からイメージするのは「物質」ですが、どうやら光子は「物質」では無さそうです。アインシュタインは光子の事を「素量子」と呼んでいますが、素量子とはエネルギーの塊を意味しますので、光子とはエネルギーの塊である。という事です。
 このエネルギーの塊がどのような運動をしているのかに関しては螺旋運動253405などが提起されていますが、もう少し追求する必要がありそうです。

□電子、クオークは「素粒子」
 電子やクオークは、「エネルギーの塊」ではなく、質量が観測出来る等、物質としての性質が強なり、「素粒子」と呼ばれる様になります。
 電子、クオークの共通点としては、共に、「電荷」を持ちます。また「スピン運動(肉眼では未確認)」と呼ばれるなんらかの運動をしているという事です。

□光子と電子、クオークとの関係性
 「エネルギーの塊」である光子と「素粒子」である電子、クオークとは切っても切り離せない関係にあります。

@光子と電子
 まずは、光子と電子の関係ですが、
・電子と陽電子をぶつけると光子になる。
・電子は光を当てると軌道を変える(励起状態) 励起状態から元の軌道に戻る時に光を発する。(クォンタムジャンプ)
などの性質があります。電子が光子になったり、電子から光子が出たり入ったりするという事です。
 この事から、【電子の構成要素は光子ではないか?】という事が考えられます。

A電子とクオーク
続いて、電子とクオークとを結びつける特長的な性質として、
・β崩壊により中性子が陽子に変わる時、電子を放出する。
 という性質があります。陽子と中性子の構成要素はクオークですので、クオークから電子が放出されている。という事になります。
とすると、クオークと電子は本質的には同じものだという事が言えます。
 電子の元が光子だとすると、クオークの元も光子ですので、【電子、クオーク共にその元は同じで、光子である。】という事が考えられます。

 このように考えていくと、同じ光子が源になっている電子、クオークはなぜ違う性質を帯びているのか。という点が気になりますが、
・電子、クオーク共にスピン運動と呼ばれるなんらかの運動を行っている事。
・異なる電荷を持っている事
から、【光子の運動状態や集合形態の違いがクオークや電子の電荷数やスピンの性格の違いを生んでいる。】
という事が考えられます。

□光子⇒電子、クオークへの移行は相転移
 エネルギーの塊がなぜ物質としての性質を帯びてくるのでしょうか。先程表記した様に、光子のエネルギーを表す式は「E=hf」で表記されます。
 また、光が長波長の時=エネルギーが小さい時は、波としての性質を示しやすく、短波長の時=エネルギーが大きい時は粒子としての性質を示しやすいという性格も持っています。つまりエネルギーが大きくなると粒子としての性質を帯びてくる。という事です。
 この事から推測すると、【量子があるエネルギー限界点を越えると、相転移(氷⇒水⇒蒸気の様に、エネルギー量に応じて、状態が変化する事)して、エネルギーの塊が素粒子に転換する。】という事が考えられます。

 以上の事をまとめると、

・電子、クオークの元は光子である。
・光子の運動や集積度に応じて電子やクオークなどの性質の違いが現れる。
・エネルギーの塊(素量子)が相転移を起こして素粒子になる。

という事が推測出来ます。
光子の「振る舞い(運動、集積度)」については、引き続き追求を行います。
 
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