神の粒子：ヒッグス粒子「コラム」

驚きと生きる！

イチゼロシステムのゆうさんです。

宇宙を知るには、基本的な理解からと思って、素粒子物理を見直していたら、めちゃくちゃ時間を使ってしまいました。。。
荷電粒子砲を打つためにはとんでもないエネルギーが必要だということは分かった。
どうでもいいけど。

今回は、ヒッグス粒子について調べてみました。
ヒッグス粒子というと、物質に質量を与える「神の粒子」とされるものです。

のっけから、ややこしいですが、粒子ってそれぞれ質量があるわけではなくて、質量を与える粒子のやりとりで質量が実現するという理論。

重力も、電磁気力も、同じくそれぞれを発生させるための粒子が存在し、引力や斥力を実現しているというお話です。

重さと質量は少し違う概念でして、計りバネで重さを計ると、重力加速度に依存するから、質量を計測することができなくて、天秤ならば、相対的な質量を知ることが出来るという具合です。

このヒッグス粒子は、どうやって物質に質量をもたらしているかという事を説明する前に、質量とは何かということですが、質量とは、動きにくさであると考えられます。

重いものは、動かすのにエネルギーを必要とします。
これは、無重力空間でも同じです。

ヒッグス粒子によって動きにくくなる物質は質量が高く、動きやすい物質は質量が低いという訳です。

よく使われるのは、ビッグバン直後に宇宙の温度が下がり、ヒッグス粒子が発生すると、それによって宇宙が満たされた訳だから、宇宙空間に抵抗のある水を満たしたようなものだという比喩。

これを聞くと、動きにくさはイメージしやすいものの、重いものほど止まりにくいという法則に真っ向から反してしまいますね。
水の中の抵抗と同等なら、重いものほど止まりやすくなりますからね。

しかも、相対性理論では、慣性系というものがあるので、ものは勝手に止まったりしないし、なんだったら重いものほど止まりにくいでしょう。

慣性系から言えば、止まりやすさとは、動きにくさそのものです。
動いているものが減速することは、反対側に加速することと同じだからです。

ヒッグス粒子が影響を与えるのは、加速度に対してだと考えると少し理解できそうです。
速度は常に相対的なものなので、同じ慣性系に居る間は、抵抗のようなものは発生しないという事でしょうか。

ちなみに、光には質量がないとされているので、ヒッグス粒子の影響は受けないのだそうです。
したがって、宇宙の最高速である光速で動いていると。

ヒッグス粒子と直接関係ありませんが、光は質量がないのに星の重力によって湾曲することが知られています。

相対性理論では、そこにある質量によって空間の密度が違うため、目には見えないが歪んでいると解釈されています。

実際の所どうか分かりませんが、これはひとつの比喩であって、実際に空間の密度が関係するわけではないと思います。

そうでないと、私たちがずっと地球に押し付けられている（もしくは引っ張られている）理由がイメージできません。

やはり、ヒッグス粒子同様、何か別の粒子（重力を発生させる）をやり取りしていて、物に対して加速度を発生させていると解釈したほうが理解しやすいですね。

こう考えると、光が曲がる理由もなんとなく解釈可能になったりします。
質量は、なんらかの粒子によって質量に向かって加速度を発生させる。

もっとイメージしやすくすると、エレベーターが急激に上昇したとき、下向きに加速度が発生しますね。
したがって加速中は、体重が増加します。

ここからイメージするのは、大質量（地球）に対して、上昇せずとも上方向に加速する力が働くと思ったらいいかもしれません。

もし、上昇するエレベーターに向かって横から光を当てるとすると、そのエレベーターの中では、光は直進しませんね。
エレベーターの端から端まで、光が通過するのには一瞬とは言え時間がかかります。
その時間、エレベーターは上昇しますから、エレベーターの中にいる人から見ると光は曲がって見えることになります。

ヒッグス粒子も同じく、もっとイメージしやすい説明が出来るといいかもしれません。
というか、本当かどうかも実際は分かりません。
あくまで理論値ですから。

「こういうモデルであろう」と考えたものが実際の測定値と一致している場合、そのモデルで物理現象が起こっている可能性が高いと言っている訳ですからね。

アインシュタインもニュートンも、測定の積み上げだけで理論を作り上げた訳ではありません。
想像を膨らまし、イメージを繰り返し、妄想し、様々な物理モデルを楽しみながら作っていったのかと思うと、思考実験は科学の重要な要素であることが分かってくる。