『素粒子』
第４回
「力伝達素粒子（ゲージ粒子）②」
＜４つの力＞
電磁力・強い力・弱い力・重力
自然界では物体間の様々な相互作用（４つの力）は、素粒子が媒介することで生じます。
①「電磁気力：光子 フォトン Photon」
力というものは、素粒子が行ったり来たりすることではたらきます。
電磁気力を伝える素粒子は光子（電磁波・フォトン）とよばれます。
電気と磁気と電波と光は同じものであり、すべて光子フォトンという素粒子の伝達によって生じます。量子力学では電磁波はは波であると同時に粒子でもある。その粒子が光子である。
例えば磁石で品力・反発力が生じるのは、光子フォトンがN極の電子とS極の電子の間で行き来することで生じます。
②「強い力：グルーオン Gluon」
力というものは、素粒子が行ったり来たりすることではたらきます。
陽子や中性子は３つのクォークからできています。このクォークを陽子や中性子というかたまりに結び付けているのは、クォークどうしがグルーオンという素粒子をやりとりすることではたらく強い力によるものです。
強い力グルーオンはゴムやバネのような性質をしていて、クォークどうしが遠ざかると強くなり近づくと弱くなる。
強い力とは「電磁気力よりも強い」という意味です。
陽子と中性子を結びつけているのは中間子（パイ中間子）という素粒子で、陽子と中性子の間を行き来することで核力が生まれます。（湯川博士のノーベル賞）
③「弱い力：ウィークボソン Weak boson」
力というものは、素粒子が行ったり来たりすることではたらきます。
弱い力を伝える素粒子はウィークボソンとよばれます。
ウィークボソンには、静電気を帯びたW+粒子と、負電気を帯びたW-粒子、中性のZ粒子の３種類がある。
原子核の中には、不安定で時間が経つと壊れてしまうものがあります。
炭素14の原子核は不安定なため、時間が経つと中性子のひとつが陽子と電子と反電子ニュートリノに壊れて、窒素14の原子核に変わります。
これをベータβ崩壊という。この変化を引き起こすのがウィークボソンで弱い力を発生させる。
弱い力とは「電磁気力よりも弱い」という意味です。
ベータβ崩壊
④「重力：重力子 グラビトン Graviton（未確認）」
力というものは、素粒子が行ったり来たりすることではたらきます。
アインシュタインは、重力とは質量のまわりの空間が曲がって、それが物体を引き付ける（落下・移動する）と考えました。（一般相対性理論）
現代では、まだ未発見ではあるが重力を伝える重力子グラビトンという素粒子が力を伝達しているとされています。
2015年にアメリカのLIGO（ライゴ）で検出された重力波も重力子が媒介していると考えられています。
LIGOによる重力波検出
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次回は 第5回「ヒッグス粒子」
（担当 P）
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