第23章素粒子物理Particle Physics原書 p.795–832

• The four fundamental forces are gravity, the electromagnetic force, the weak nuclear force, and the strong nuclear force.• A variety of particle accelerators have been used to explore the nature of subatomic particles and to test predictions of particle theories.

・四つの基本の力は重力、電磁気力、弱い核力、強い核力である。・亜原子粒子の性質を探り、粒子の理論の予言を試すために、さまざまな粒子加速器が使われてきた。

• There are three types of fundamental particles—leptons, quarks, and carrier particles.• Quarks come in six flavors and three colors and occur only in combinations that produce white.• Hadrons are thought to be composed of quarks, with baryons having three quarks and mesons having a quark and an antiquark.• Known particles can be divided into three major groups—leptons, hadrons, and carrier particles (gauge bosons).• All particles of matter have an antimatter counterpart that has the opposite charge and certain other quantum numbers. These matter–antimatter pairs are otherwise very

・根本の粒子には三つの型がある——レプトン、クォーク、運び手の粒子である。・クォークは六つのフレーバーと三つの色を持ち、白になる組み合わせでしか現れない。・ハドロンはクォークからできていると考えられ、バリオンは三つのクォークを、中間子はクォークと反クォークを持つ。・知られた粒子は三つの大きな群に分けられる——レプトン、ハドロン、運び手の粒子(ゲージボソン)である。・物質のすべての粒子には、電荷とある種の量子数が反対の反物質の相手がいる。この物質と反物質の対は、それ以外は非常に

similar but will annihilate when brought together. • The strong force is carried by eight proposed particles called gluons, which are intimately connected to a quantum number called color—their governing theory is thus called quantum chromodynamics (QCD). Taken together, QCD and the electroweak theory are widely accepted as the Standard Model of particle physics.

よく似ているが、合わせると対消滅する。 ・強い力は、グルーオンと呼ばれる八つの提案された粒子が運ぶ。グルーオンは色という量子数と深く結びついており、それを扱う理論はしたがって量子色力学(QCD)と呼ばれる。QCDと電弱理論を合わせたものが、素粒子物理の標準模型として広く受け入れられている。

• Attempts to show unification of the four forces are called Grand Unified Theories (GUTs) and have been partially successful, with connections proven between EM and weak forces in electroweak theory.• Unification of the strong force is expected at such high energies that it cannot be directly tested, but it may have observable consequences in the as-yet-unobserved decay of the proton. Although unification of forces is generally anticipated, much remains to be done to prove its validity.

・四つの力の統一を示そうとする試みは大統一理論(GUT)と呼ばれ、部分的には成功している。電弱理論では電磁気力と弱い力のつながりが証明された。・強い力の統一は非常に高いエネルギーで起こると考えられ、直接には試せないが、まだ観測されていない陽子の崩壊という形で観測できる帰結を持つかもしれない。力の統一はおおむね期待されてはいるが、その正しさを証明するには多くの仕事が残っている。