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シンクロトロン加速器の原理
エネルギーに比例して磁場の強さを上げる。
高周波加速空洞
（電場サーフィン）
運動＝力
力
磁場
F  e(E υ B )
電流
1
フレミングの左手の法則
（私は「宇治電」と憶えた。右
手は発電、左手はモーター）
予備知識
エネルギーの単位
e V (electron-Volt) = エレクトロンボルト（電子ボルト）
粒子の重さ（質量）は E = mc2 を使ってエ
ネルギー単位で示す。例として
100Vの電極で電
子を加速すると
100 eVになる。
2
目で見える光のエネルギー
2 eV
X線のエネルギー
1 keV
テレビの電子線エネルギー
10 keV
電子の重さ me
0.51 MeV
陽子の重さ mp
938 MeV
LHCの陽子ビーム
3500 GeV
一匹の蚊の重さ 1000000000000000000000 GeV
MeV(メブ） =10 6 eV
GeV(ジェブ）=10 9 eV
TeV（テブ） =10 12 eV
2
陽子
u u
d
中性子
u d
d
パイオン
u d
mgluon  0
m  0
mW  80 GeV
mZ  91GeV
3
ヒッグス粒子のみ未発見。この発見がLHC計画の主目的。3
力（相互作用）が必要
1949
湯川秀樹
粒子を交換することによって力が伝わる。
強い力 >
電磁気力 >
グルーオン
質量 : 0
光
0
弱い力
>>>
重 力
Ｗ、Ｚ粒子
グラビトン
あり← why ?
0
4
自発的対称性の破れの提唱
2008
南部陽一郎
ヒッグスメカニズムの提唱
R.ブラウト
F. エングラー
, P.ヒッグス
ヒッグス場がＷ、Ｚ粒子やク
ォーク・レプトンの質量を作る。
1979
S.ワインバーグ,
A.サラム,
S.グラショー
5
ヒッグス場による質量の創生
•
•
•
•
本来、粒子の質量はあってはならない。 ←理論（対称性）の要請
現在の真空はヒッグス場で満ちている。 ←南部のアイデアが素になっている。
W/Zやクォークはヒッグス場に引かれ質量をもつ。光はヒッグス場を感じない。
ヒッグス場があるとヒッグス粒子が存在するはず。
相転移
宇宙初期
現
光速
光速
在
光速よりも遅い
光速よりも遅い
抵抗
抵抗
クオー ク
レプト ン
クオー ク
抵抗
W
光速
光
W
レプト ン
光
光速
光速よりも遅い
ヒッ グス 場の 海
6
註： 実は 陽子の質量 = クオークの質量（２％）＋強い力（９８％）
7
質量の起源
ヒッグス粒子探し
GeV
8
126 GeV付近に存在しそうだ。あと1年で確定（否定）できる。
LHCで10-12秒後までさかのぼる！
9
重力レンズ効果
銀河の回転速度
銀河クラスターの衝突
暗黒エネルギー
銀河クラスターの運動
暗黒物質
光を出す通常物質
３°Ｋ宇宙背景輻射
我々の宇宙の４％しか理解してない！
10
超対称性粒子があると大統一が可能になる。
暗黒物質の
有力候補
ニュートラリーノ
 (spin)  
1
2
でも超対称性粒子はまだ１つも見つかってない
11
大統一理論
1 TeV付近に超対称性粒子群があれば、
３つの力が1025 eV付近で一点に交わる！
観測値
12
LHCで到達できる部分