宇宙の物質はどこから来たのか? (中級編) – 天文に興味がありますか? 天文学者に聞く
さて、ビッグバン理論によると、宇宙の始まりは、高度に協和された物質の球だったということですね。 では、その物質はどこから来たのでしょうか。 というか、宇宙の全てを作るための物質はどこから来たんだ? ただ現れただけなのでしょうか? (PLEASE answer! This is the bothering me for years years!)
はじめに、物質はまだありませんでした。 しかし、光という形で多くのエネルギーがあり、それは光子という離散的なパケットでやってきました。 光子は十分なエネルギーを持つと、粒子と反粒子に自発的に崩壊することができる。 (反粒子とは、例えば陽子は電荷が+eなので、反陽子は電荷が-eというように、対応する粒子と正反対のものである)。 ガンマ線は測定可能な電子-反電子対を生成するのに十分なエネルギーを持っているので、これは今日簡単に観察することができます(反電子は通常陽電子と呼ばれます)。 光子は、このように崩壊するボソンと呼ばれる一群の粒子のうちの一つに過ぎないことがわかりました。 ビッグバン直後のボゾンは非常にエネルギーが高く、崩壊して陽子のような質量の大きな粒子になります(E=mc2 を思い出してください、つまり大きな質量 m の粒子を作るには、高いエネルギーの E を持つボゾンが必要です)。 6600>
次に問うべきは、すべての反物質はどこに行ったのか、ということです。 この方法で作られた各粒子には、ちょうど1つの反粒子が存在します。 この場合、反物質は物質と全く同じだけあったはずである。 もしそうなら、宇宙がある程度冷えてから、それぞれの粒子は反粒子を見つけ、結合してボゾンを形成したはずです(このプロセスを粒子の消滅と呼びます)。 実際、ほとんどのペアはこのような運命をたどったのです。 そのようなごく一部の粒子が生き残ることで、私たちの宇宙のすべての物質が形成されたのです。 この過程のある時点で、反粒子よりも多くの粒子が生き残るような何かが起こったに違いありません(私たちはこれを粒子-反粒子の非対称性と呼んでいます)。 そのうちの1つ、電弱バリオジェネシスと呼ばれるものをごく簡単に説明する。 (これを理解するには、私のスペースよりもっと多くの背景情報が必要です)。 陽子や中性子はバリオンと呼ばれる粒子で、バリオンの生成はバリオンの生成を意味します。 標準模型と呼ばれる素粒子物理学の現在の理解では、現在ではバリオンの数はほぼ一定で、量子力学的なトンネル現象によってわずかに変動しているに過ぎないとされています。 しかし、初期の宇宙では温度がずっと高かったため、このトンネル現象が当たり前のように起こり、大量のバリオンが生み出された可能性がある。 エレクトロウィークとは、電磁力と弱い力が1つの力から2つの力に分離した時期(ビッグバンから10-12秒から10-6秒の間、おそらく終盤に非対称性が生じたであろう)を指しています。 また、レプトン(電子を含む別のタイプの粒子)がこの時期にバリオンに変換されることも、バリオンの追加的な供給源となっている。
This page was last updated June 27, 2015.
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