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世界は何で作られていますか？

ビルディングブロック

物理学者は、物質の基本的な構成要素である12のビルディングブロックを特定しました。, 私たちの日常の世界は、アップクォーク、ダウンクォーク、電子の三つのビルディングブロックで構成されています。 この粒子のセットは、陽子と中性子を作り、原子と分子を形成するために必要なすべてです。 他の粒子の崩壊で観測された電子ニュートリノは、四つのビルディングブロックの最初のセットを完了します。

物質のビルディングブロック：六つのクォークと六つのレプトン。,

何らかの理由で、自然はこの第一世代のクォークとレプトンを複製して、質量の増加とともに合計六つのクォークと六つのレプトンを生成すること すべてのクォークと同様に、トップという名前の第六クォークは、陽子よりもはるかに小さい（実際には、誰もクォークがどのように小さいかを知らない）が、トップは金原子と同じくらい重いです！

クォークとレプトンのセットがもうないと信じる理由はありますが、理論家は、天体物理学的観測によって暗示される暗黒物質の部分的な説明かもしれない他のタイプのビルディングブロックが存在するかもしれないと推測しています。, このよく理解されていない物質は重力を発揮し、銀河を操作します。 それはその生地を特定するために地球ベースの加速器実験を取るでしょう。

自然のビルディングブロック（ビデオ、6分。）

力

科学者は、粒子間で作用する力の四つの基本タイプを区別する：強い、弱い、電磁力および重力。

• 強い力は、クォークが一緒に”付着”して陽子、中性子および関連する粒子を形成する原因となります。,
• 電磁力は、原子核（陽子と中性子のクラスター）に電子を結合して原子を形成します。
• 弱い力は、より小さな兄弟への重粒子の崩壊を促進する。
• 重力は大きな物体の間に作用します。 それは微視的なレベルでは役割を果たしませんが、それは私たちの日常生活の中で、そして宇宙全体で支配的な力です。

粒子は、ボソンと呼ばれる力を運ぶ粒子を交換することによって、互いに力を伝達します。, これらの力メディエーターは、ある粒子から別の粒子に、量子と呼ばれる離散量のエネルギーを運ぶ。 ボソン交換によるエネルギー移動は、二人の選手の間のバスケットボールの通過のようなものと考えることができます。

それぞれの力はそれ自身の特徴的なボソンを持っています：

• グルーオンは強い力を仲介し、クォークを一緒に”接着”します。
• 光子は電磁力を運び、光も透過します。
• WボソンとZボソンは弱い力を表し、それらは異なるタイプの崩壊を導入する。,

物理学者は、重力はボソン粒子とも関連している可能性があると期待しています。 重力子と名付けられたこの仮説的なボソンは、亜原子レベルでは、重力が他の三つの基本力よりも数桁弱いので、観察することは非常に困難である。

粒子発見のテーブル：誰が、いつ、どこで？

反物質

それはサイエンスフィクションの定番ですが、反物質は物質と同じくらいリアルです。 すべての粒子について、物理学者は、ほぼ同じように見え、振る舞う対応する反粒子を発見しました。, しかし、反粒子は、それらの対応する粒子の反対の特性を有する。 反陽子は、例えば、陽子が正に帯電している間、負の電荷を有する。

10年以上前に、CERN（1995）とFermilab（1996）の物理学者が最初の反原子を作成しました。 “鏡の世界”の性質についてもっと知るために、彼らは反陽子に陽電子（電子の反粒子）を注意深く加えました。 結果：抗水素。

反物質を保管するのは難しい作業です。, 反粒子と粒子が出会うとすぐに、それらは消滅し、エネルギーのフラッシュで消えます。 電磁力場を使用して、物理学者は限られた時間のための真空容器内の反物質を格納することができます。

標準モデル

標準モデルでは、フォースキャリアとビルディングブロックの複雑な相互作用を説明しています。,

物理学者は、基本ビルディングブロック（クォークとレプトン）と力キャリア（ボソン）との間の相互作用を記述する理論的枠組みを標準モデルと呼 重力はまだこの枠組みの一部ではなく、21世紀の素粒子物理学の中心的な問題は、標準模型に含めることができる重力の量子定式化の探索です。

まだモデルと呼ばれていますが、標準モデルは基本的で十分にテストされた物理理論です。, 物理学者は、膨大な種類の粒子相互作用や量子現象を説明し、計算するためにそれを使用します。 高精度の実験は、標準モデルによって予測される微妙な効果を繰り返し検証してきた。

これまでのところ、標準モデルの最大の成功は、電磁力と弱い力をいわゆる電弱力に統一することです。 これは、19世紀にJ-C-マクスウェルによって電気力と磁気力が単一の電磁理論に統一されたことに匹敵するマイルストーンである。, 物理学者は、すべての力を壮大な統一理論で記述することが可能だと考えています。

しかし、標準模型の必須要素の一つは、まだ実験的検証を逃れています：ヒッグス場。 それはそれらに質量を与えるために他の粒子と相互作用する。 ヒッグス場は、ヒッグス粒子と呼ばれる新しい力キャリアを生じさせるが、これは観測されていない。 それが見つからないと、標準モデルに疑問が生じます。 Fermilabの実験者は、ヒッグス粒子の証拠を見つけ、今後数年間でさらなる発見をしたいと考えています。,

自然のビルディングブロックにスライドショー

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