ヒッグス粒子 わかりやすい

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ヒッグス粒子のわかりやすい検証と評価を紹介しています。

Q

ヒッグス粒子発見のニュースが大きく報道されていますね。よくわからないことがありますので、質問させてください。 万物に質量を与える粒子とのことですが、いろいろな物に今も質量があるのに、なぜヒッグス粒子は陽子と陽子を光速でぶつけるような特殊な環境でないと出てこないのですか？空間にヒッグス粒子が満ちているから質量が今存在するというのならとってもわかりやすいのですが…もう一点、光などはなぜ質量がないのですか？ヒッグス粒子の影響を受けない理由があるのでしょうか？長文になってすみません。わかる方よろしくお願いします。

A

◯ヒッグス粒子は万物に質量を与える粒子ではない
電荷、フレーバー、カラーを持たない粒子(重力子とか)、標準模型の範囲内ではヒッグス粒子それ自体および右巻きニュートリノはヒッグス機構と関係なく質量を持つことが出来るので、ヒッグス粒子が万物に質量を与えているわけではありません。

◯ヒッグス粒子とは
原子核内でのみ働く力には弱い相互作用と強い相互作用というものがあります。
弱い相互作用とは中性子が電子と陽子に崩壊する際に働く力で、ウィークボゾンという素粒子が関わっています。
その弱い相互作用は実は電磁気力と同じ力であると考えられ、その場合、電磁気力を伝える光子には質量がなく、一方、弱い相互作用を伝えるウィークボゾンには大きな質量があることが観察されたのです。
同じ力で一方に質量がなく、もう一方には大きな質量があるとは、なにか原因があるに違いない、という事からヒッグス粒子が想定されました。
その際に、ヒッグス粒子を観察するには、宇宙の始まりのエネルギーが非常に高い頃にはひとつの力だったものが、4つの力に別れた訳ですから、それに匹敵するエネルギー量が必要だ、と考えられた訳です。

◯なぜヒッグス粒子は陽子と陽子を光速でぶつけるような特殊な環境でないと出てこないのか？
アインシュタインの特殊相対性理論から、物質は光速に近くなればなるほど質量が増大し、それを衝突させると1/2×質量×速度の二乗のエネルギーが発生するので、その効果を利用して、宇宙が始まった頃のエネルギー量を再現させれば、ヒッグス粒子が見つかると考えたのです。
ですので、その様な特殊な環境じゃないとヒッグス粒子は観測できないのです。

◯光になぜ質量がないか
例えば全く電荷を持たない物質は、電磁気力に影響を受けないですよね。
それと同じで光子には質量に影響を受ける性質が無いのです。

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