研究ノート索粒子の世界・曖昧なこと 対 物質の構成要素を、 小さい方向に向って 調べてゆくと、分子や原子というものに到 達することがよく知 られています。前世紀 の始めには原子の構造も明らかにされ、質 鼠の大部分を荷う 原子核の周囲に屯子が 配置されていることが わかりました。更に 原子核は陽子と中性子が狭い領域に入れ られたものであることもわかりました。私 たちの日常生活に関係している粒子は、上 に述べた電子、 陽子、中性子だけと言って よいと息います。こく特殊な場合に他の粒 fが関与してい ることもあるかもしれま せんが、殆ど意識される ことはありません し、その必要性もあまりありませ ん。 しか し物質の構造をより詳しく調べる目的で、 非日常的環境で調べてみると、 前世紀 の中頃から沢山の新粒子があることがわかってきました。 非日常的環境とは具体 的には、 地球外からやってくる宇宙線を調べたり、 荷電粒子を加速して標的にぶ つけ、 その結果出てくる粒子を調べること等を意味します。 このようにして何十個、 何百個と見つかった粒子は、 陽子や中性子と似た相耳 作用（強い相万作用）をするもの（ハドロン） と、 しないもの（レプトン）に分類する ことが出来ます。見つかった新粒子の大部分をなすハドロンの質鼠分布や性質を 一六 分析してみると、 何個かのグループが似た性質を持っていて、 これらを群の表現 として扱うことができるということを、 日本の池Ill、 小川、 大貫が初めて指摘し ました。 坂川は、 ちょうど原了核が陽子と中竹子からできているように、 ハドロ ンがグループことに特 徴的な振る舞いを するのは、 より韮本的な構成粒子からハ ドロンができているか らであると考え、坂田模型を提唱しまし た。 坂田模型を少 し修正して、 Ge =| Mannは構成粒子をクォークと呼ぴ、 N we igはエースと名 づけました。 現在ではGe =| Mannのクォークという名が使用されています。 クォークは探索にも関わらず長い間発見されず、Ge
=
-Mannを含んで多くの人 が、数学的に便利な符号にすぎないと考えていまし た。 ところが1970年代に、 スタンフォード大学の線型加速器センターで、非常に高エネルギーの電子を標的 陽子に衝突させると‘陽子の内部にクォークと解釈せざるを得ない構成粒子があ ることが発見されました。 この実験はアルファ粒子と原子の散乱で原子核の存在 を発見したラザフォードの実験と対比され、非常に重要なものです。 当初クォー クは、 ハドロンを分類する池 田、 小川、 大貫のU(3)対称性、 およびこれを修正 した Gell-Mann らの SU{3)対称性の甚本表現と しての u (up) クォーク、 d (down)クォーク、s (strange) クォークの三つしか無いと思われていました。し かし、 その 後弱い相互作用の構造の研究(Glashow ,Iliopoulos , M aiani )、 荷 電 共役（粒fと反粒子を入れかえること）とパリティ（空間座標を反転する場合の対 称性）を結合した、 CP対称性の破れの研究（小 林、 益川）によってc (ch arm) 、 b (bottom) , t (top)クォークの存在が理論的に予言され、驚くべきことに程なく 実験でも存在することが確認されました。 また、 強い相互作用 は、 それぞれのクォークに付随する3種類の色(Red , Green , Blue)という自由度に結合するグ ルーオンという非アーベル的なゲージ場（電磁場の仲間 で、 基礎となる対称群が 電磁場の場合のU( I )ではなくて、 非可換な群になっているもの。 池田、 小川、 大貝やGe =| Mannらのハドロンを分類する 対称群は近似的なものだが、 ゲージ 群は厳密な対称性であることに注意） によって記述できることがわかってきました。 こうして現在では基本粒fとして6個のレプトン ト ン 、およびそれぞれに付随するニュートリノ）、 6x3個のクォーク(Uら J , C , s , t , bそれぞれ 3色）の仔化が確認されており、 強い相互作用は破れていない 02 (2005) 近級大学産業理
